Появление желтых пятен указывает на то, что медь электродов смешивается с цинковым покрытием, в результате чего образуется латунь. Когда у меня будет больше опыта с варкой, я обновлю эту запись, добавив дополнительные фотографии и, возможно, видео. Первоначальные тестовые сварки показали положительные результаты: сварка не разрывается, хотя и подлежит сгибанию, но остается прочной. Максимальная толщина, которую я смог сварить, составляет две шайбы по 2,5 мм каждая, но я понимаю, что это действительно на пределе возможностей оборудования.
Треш проект — точечная сварка
Это проект, который можно назвать «треш», — я собираюсь своими руками создать аппарат для точечной сварки, используя трансформаторы от микроволновых печей.
Для меня этот проект в некотором роде является отдыхом. На работе мне часто приходится решать задачи, как сделать продукт максимально технологичным, используя доступные компоненты, даже если речь идет о единичном заказе — ведь может возникнуть ситуация, когда потребуются такие же изделия в массовом количестве. Здесь же я могу погрузиться в чистое творчество без необходимости делать чертежи или планировать заранее. Я просто смотрю на разные обрезки и куски металла, которые хранятся у меня на заднем дворе, и использую их для создания чего-то нового — все это делается на месте и из того, что под рукой.
Этап первый — сбор информации и формулирование требований.
Идея создания точечной сварки витает у меня уже давно, но теперь, когда удача словно сама свела все факторы вместе, я могу блестяще реализовать эту задумку. Кроме того, у меня накопились практически все необходимые материалы. Однако поиски информации в интернете зачастую разочаровывали. Около 90% найденных материалов представляют собой популярные посты в стиле «смотри, что можно сделать», которые служат скорее иллюстрацией концепта, а не полезным ресурсом для создания реального устройства. Это похоже на те видео, где смеются над тем, как «смотрит, гвозди горят до красна и как сварены две консервные банки». В отношении просмотра видео на YouTube я скажу отдельно в заключении.
Некоторые полезные сведения были разбросаны по различным форумам, таким как Chipmaker или Master City, где мастера обсуждали, как собирать точки сварки и делились нюансами конструкции. Эта информация оказалась более полезной, чем многие десятые видео, которые я смотрел ранее.
Задача заключается в следующем: нужно дешево, с минимальным количеством покупных компонентов, собрать настольный аппарат для точечной сварки. Для сравнения: китайские сварочные клещи стоят примерно 10-15 тысяч рублей, в то время как брендовые могут превышать 35 тысяч рублей. Конечно, время, затрачиваемое на сборку, тоже имеет свою стоимость, и иногда действительно разумнее приобрести готовую модель.
Дополнительно важно пояснить следующие моменты:
- Аппарат, собранный из самых простых материалов (как у DiHalt, например), не может сравниться с промышленными версиями. Промышленное оборудование с аналогичными возможностями имеет обоснованно более высокую цену и большие размеры. Главная проблема заключается в нагреве — промышленные установки используют водяное охлаждение для электродов, обеспечивают хорошее сечение проводников и используют электроды из высококачественного сплава. Таким образом, самодельный аппарат, предполагающий использование в гараже, требуется останавливать на охлаждение после выполнения 10 точек, в то время как промышленный может работать непрерывно, обеспечивая сварку каждые несколько секунд без перерывов.
- Бытовая розетка на 220 В не сможет предоставить значительное количество энергии, и подключения к трехфазной сети требуют применения совершенно иной схемы подключения. Поэтому не следует ожидать, что вы сможете сварить два листа толщиной 5 мм, используя 2 кВт мощности.
- При точечной сварке важны два фактора: нагрев через электрический ток и давление, оказываемое электродами. Поэтому конструкция с использованием двух палок и петли от двери окажется неэффективной.
- В сварке тонкого железа (менее 0,5 мм) или тонкой проволоки без таймера делать что-либо бессмысленно, поскольку скорость и точность недостаточны для стабильного результата.
Мой план таков. Я намерен взять два трансформатора от микроволновок (здесь я хотел бы запастись энергией, и не ошибся). Самим трансформаторам свойственно достигать максимальных значений мощности, чтобы сэкономить на материалах. По расчетам в специализированной программе, железо такого трансформатора потянет всего 230 Вт мощности, но реально производит аж 800 Вт! Это достигается ценой уменьшения КПД, в результате чего все сильно нагревается, и трансформатор не предназначен для длительной работы, имея большой холостящий ток.
Я решил наматывать вторичную обмотку с помощью кабеля с площадью сечения 95 мм2. Чем ниже будет сопротивление провода, тем больше тока я смогу развить, ведь хочу избежать узкого места в системе. По сообщениям пользователей на форумах, часто проблема заключалась в том, что трансформатор не варил должным образом — на фотографии у него были хвосты длиной почти в метр, а сечение провода только 35 мм2. Чем толще будет провод, тем дальше можно будет вынести электроды от трансформатора. Я предпочитаю наматывать без размыкания железа — не хочется создавать дополнительный зазор в этом не слишком надежном трансформаторе.
Понадобится
- Трансформатор от микроволновой печи;
- Кабель и провода;
- Вентилятор;
- Несколько слоев фанеры;
- Наконечники для кабеля и термоусадочные кембрики;
- Саморезы, гвозди и скобы;
- Переключатель, выключатель и световой индикатор;
- Медные стержни с резьбой и гайки;
- Стальной лист и мн. др.
Инструменты и вспомогательные материалы: кусачки, ножовка по металлу, нож, обжимные клещи, сверлильный станок, дисковая пила и так далее.
Процесс изготовления аппарата для точечной сварки
При помощи ручных инструментов я начинаю извлечение вторичной обмотки и изоляции из трансформатора старой микроволновки.
Я провожу кабель двойной петлей через образовавшиеся отверстия, заранее удалив наружную оболочку.
Затем я подравниваю концы кабеля, оголяю жилы и обжимаю их наконечниками с помощью обжимных клещей.
На линии контакта надеваю термоусадочные кембрики, обрезаю лишнее и сжигаю их для герметизации с помощью зажигалки. К поперечным концам полосы многослойной фанеры прикрепляю вентилятор, используя уголок из алюминия.
Плотно приклеиваю и прибиваю квадрат многослойной фанеры к полосе перед вентилятором.
На этот квадрат я устанавливаю трансформатор, вставляя под него прокладки, вырезанные из наружной оболочки кабеля.
Впритык к низу трансформатора, я прикрепляю и прибиваю по центру полоски фанеры узкую полоску.
Два одинаковых квадрата фанеры склеиваем вместе и разрезаем их на пополам по диагонали.
Приклеиваем и прибиваем короткие накладки из фанеры к узким краям фрагментов, чтобы они повторяли их контуры. Один конец кабеля фиксируем к узкой полосе с помощью двух скоб.
Корпус для сварки своими руками
Теперь мне осталось создать корпус для аппарата точечной сварки. Можно использовать металлические материалы.
Корпус можно также изготовить из дерева. Можете использовать те материалы, которые вам доступны.
На фотографиях ниже показан процесс изготовления корпуса.
После того как я вырезал все части корпуса, я с помощью фрезы тщательно закругляю их края. На верхнем рычаге потребуется сделать выемку, чтобы рычаг мог легко подниматься вверх, не упираясь в корпус.
На задней панели я проделал два отверстия: одно под выключатель, второе — для провода питания.
Затем я прикрепил выключатель на задней панели и вставил кабель питания в отверстие. Немного утолщения на кабеле предотвратит его выпадение.
Я прикрепил трансформатор к деревянной основе, используя обычные саморезы. На один из них я надел клемму, которую сделал заземлением.
После того как я отшлифовал, загрунтовал и покрасил все детали, я выбрал два цвета: черный для корпуса и желтый для подвижных частей (рычагов).
Также при изготовлении точечной сварки своими руками я использовал:
- Шнур питания;
- Ручка от двери;
- Выключатель;
- Два медных держателя для контактных электродов (можно купить в магазинах, специализирующихся на сварочном оборудовании);
- Толстый одножильный медный провод для изготовления контактных электродов (примерно 5 мм);
- Саморезы по дереву, гвозди;
После того как окрашенный корпус высох (я оставил его около 2-х дней), я приступил к окончательной сборке устройства.
Электроды для точечной сварки
Электроды точечной сварки выполняют несколько функций одновременно: они сжимают соединяемые листы, подводят ток в сварочную зону и затем отводят тепло. Важные параметры при выборе электродов включают их форму, размеры и другие характеристики. Именно от них зависит качество сварного соединения. Электроды могут быть прямыми или фигурными, однако предпочтительнее прямые модели, так как они обеспечивают лучший доступ в зону сварки.
Для выбора электродов для сварочного аппарата на основе трансформаторов от микроволновки можно обратиться к действующему ГОСТу (14111-90), где прописаны все возможные диаметры (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 мм).
Для изготовления самодельных электродов отрежьте два куска толстого медного провода длиной примерно по 2,5 см. Зажмите их в держателях. Электроды закрепляются в держателях с помощью обычной отвертки: чем плотнее они затянуты, тем лучше.
Электрическую часть можно считать завершённой, однако для повышения безопасности и удобства я решил добавить еще одну кнопку (микрик) на верхнем рычаге под небольшим углом. Микровыключатели можно также взять из микроволновки. Теперь точечная сварка будет работать только тогда, когда выключатель на задней панели включен, и нажат микрик, что означает, что два выключателя устанавливаются последовательно.
Для контроля времени работы сварки можно использовать таймер. Например:
Примечание: Не забывайте тщательно изолировать все соединения!
Боковые стороны я закрепил на саморезы (по 6 штук на каждую сторону).
Рычаги я прикрепил опытным путем — установил их один на другой, просверлил в боковых стенках два отверстия (для нижнего и верхнего рычага) и вставил в отверстия обычный гвоздь, конец которого затем загнул. Это позволяет получить недорогую и надёжную ось.
Контактные электроды я установил на торцах рычагов. Для удобства верхний провод идет с одной стороны, а нижний с другой.
Когда контактные электроды износились, их можно легко снять и заменить на новые.
Чтобы верхний рычаг всегда оставался поднятым, я использовал обычную резинку.
Подготовка сердечника к обратной сборке
Прежде чем начать сборку, необходимо тщательно очистить сердечник от старого лака и клея. Чем более аккуратно выполнена эта работа, тем проще будет установить первичную обмотку на место. В противном случае старый лак может повредить всю обмотку при установке.
Приступаем к сборке понижающего трансформатора для аппарата точечной сварки
Сначала аккуратно устанавливаем первичную обмотку на место, где была вторичная. Если она садится слишком туго, не следует снимать стеклоткань с жила (в редких случаях это может быть бумага). Это может привести к повреждению изоляционного лака. Лучше слегка постучать по обмотке резиновой киянкой (но не слишком сильно). Если это не помогает, значит, на сердечнике осталась старая лаковая прилипшая пленка.
Выбираем кабель для вторичной обмотки трансформатора
Как только первичная обмотка установлена на место, необходимо подобрать толстый гибкий медный кабель для вторичной. Лучший вариант — это кусок старого сварочного кабеля в плотной изоляции, который можно найти в запасах гаража. Ранее такие кабели производились с толстой изоляцией, сейчас же их делают с тонкой. Но в отсутствии подходящего варианта можно использовать и доступный.
Основная сложность будет заключаться в обжимке наконечников. Для этого потребуется большой кримпер, который часто доступен только на производстве. Вам, возможно, придется обращаться к специалистам. Не забудьте, что ни в коем случае нельзя обжимать наконечники с помощью молотка и зубила. Во-первых, такое соединение будет ненадежным, а во-вторых, неплотный контакт при высоких токах может вызвать сильный нагрев, вплоть до возгорания устройства.
Укладываем самодельную вторичную обмотку
При укладке сварочного кабеля, нужно обратить внимание на плотность витков (всего должно быть два). Это сильно влияет на уровень нагрева вторичной обмотки в ходе эксплуатации. Обычно такие толстые кабели не укладываются плотно из-за недостатка пространства.
Приступаем к окончательной сборке понижающего трансформатора для точечной сварки
Теперь необходимо установить на место платформу, которую я отпилил, и поместить получившийся трансформатор в тиски для увеличения соприкосновения металлических поверхностей сердечника. Обратное соединение можно произвести с помощью сварки. Когда я собирал устройство, у меня не было сварочного аппарата, поэтому я использовал эпоксидный клей для соединения деталей, и это сработало неплохо.
Промежуточная проверка трансформатора перед началом сборки аппарата
Теперь пришло время проверить, что получилось. Для этого на наконечники первичной обмотки подаем напряжение 220 В и проверяем напряжение на вторичной обмотке с помощью мультиметра, выставив переключатель на режим переменного тока. В моем случае удалось получить значение 2,106 В на вторичной обмотке. Учитывая, что произошло сильное понижение напряжения, величина тока возросла до около 800 А, что является практически идеальным результатом для гаражного аппарата контактной сварки.
Технология
В микроволновой печи трансформатор служит для преобразования напряжения сети 220 В в высокое напряжение необходимое для питания магнетрона — лампового генератора микроволн. Его вторичная обмотка содержит множество витков тонкого провода и совершенно не подходит для использования в точечной сварке. Для создания сварочного аппарата на основе такого устройства необходимо лишь заменить вторичную обмотку и собрать самодельную схему регулировки мощности тока.
Перед тем как вынимать трансформатор из неисправной микроволновки, убедитесь, что она не включалась в сеть в течение как минимум 4-6 часов. Даже если печь вышла из строя, на некоторых внутренних элементах может остаться опасное для жизни напряжение.
После извлечения вам необходимо проверить работоспособность трансформатора. Поскольку печь могла выйти из строя по различным причинам — неисправности модуля управления, магнетрона или контрольных цепей.
Однако выполнять такую проверку до переделки трансформатора совершенно нельзя!
Трансформатор питания магнетрона построен так, чтобы обеспечивать питание высоковольтным напряжением. Такой ток может поразить мастера даже с расстояния в десяток сантиметров, если он случайно включит систему. По этой причине отложите проверку до более безопасного времени.
Если внимательно изучить трансформатор от микроволновки, мы увидим, что его обмотки четко делятся на две секции. Первичная обмотка подключается к сети 220 В и намотана более толстым проводом, имея значительно меньше витков, по сравнению со вторичной, которая сделана из тонкого провода.
Высоковольтная вторичная обмотка нам вовсе не нужна, и её следует удалить. В зависимости от конструкции трансформатора есть шанс, что можно обойтись без разборки магнитопровода. Ненужный провод можно просто спилить ножовкой по металлу, а затем извлечь остатки из окон сердечника.
Обращаясь к спиливанию вторичной обмотки, будьте крайне внимательны, чтобы не повредить первичную. Если ликвидировать остатки вторичной обмотки с окон не удается, лучше аккуратно высверлить их дрелью со сверлом по металлу.
Некоторые конструкции трансформаторов не позволяют просто спилить одну из обмоток, и в таких случаях их приходится разбирать.
При внимательном изучении трансформатора мы видим, что соединительные швы магнитопровода могут быть выполнены сваркой либо пайкой. Чтобы разобрать такой трансформатор, аккуратно спиливаем соединительные швы ножовкой по металлу или болгаркой. После этого трансформатор можно разобрать на две части и без особых проблем извлечь ненужную обмотку.
Обратите внимание на то, что между двумя секциями обмоток находятся тонкие металлические пластинки. Это магнитные шунты. Они важны для функционирования микроволновки, однако в конструкции сварочного трансформатора они нежелательны, поэтому их тоже нужно удалить.
Теперь нужно заново изготовить вторичную обмотку. Нужно создать всего 2 или 3 витка провода, причем провод должен быть максимально толстым. Обычно для этого используются толстые сварочные провода с резиновой изоляцией, которые можно купить в специализированных магазинах.
Важно, чтобы провод заполнял все доступное пространство в окне трансформатора. Если провод слишком подходит, но мешает его изоляция — от неё можно избавиться, снабдив провод качественной обмоткой с лакоткани или применив хорошие изоленты. Напряжение на второй обмотке минимально (несколько вольт), поэтому для надежной изоляции будет достаточно пары слоев лакоткани.
Как усовершенствовать?
При разработке аппаратов для контактной сварки мастера сталкиваются с главной трудностью: конструкцией сварочных электродов. Механизм держателя должен обеспечить не только сильный, но и стабильный прижим электрода к свариваемым деталям.
При сварке плоских материалов и компактных деталей равномерность достигается благодаря тому, что сварочные контакты располагаются напротив друг друга в конструкции, напоминающей клещи. Такая схема гарантирует, что электроды подобны друг другу и сжимают детали равномерно.
Несколько сложнее обеспечить устойчивый прижим в ситуациях, когда доступ к деталям ограничен. Например, это возможно при приваривании никелевой ленты к аккумуляторам во время сборки литиевых батарей. Пропустив сильный сварочный ток через элемент, можно легко его повредить.
В таких случаях необходимо конструировать сварочные клещи, схожие с пинцетом. Здесь два мощных электрода находятся в непосредственной близости друг к другу, прикрепленные к одной ручке.
Импульс тока проходит через две близко расположенные точки, практически не нагревая нижнюю деталь, но обеспечивая надежное плавление верхнего материала в месте соприкосновения.
Такие держатели лучше всего выполнять с пружинным креплением, обеспечивающим стабильность обоих электрода. Самостоятельно такие составные пружинные держатели создать непросто — однако сейчас существуют готовые держатели и комплекты электродов специально для односторонней контактной сварки.
Полезным усовершенствованием будет также возможность замены типа сварочных электродов в процессе работы. Для этого соединение с трансформатором следует выполнять разъемным способом — через винтовое или штепсельное соединение. Учитывая, что в процессе сварки по контактам проходит очень высокий ток, желательно организовать разъемное соединение в виде медного винта и медных клемм сварочных электродов. Впрочем, имеются и готовые штепсельные соединители, специально разработанные для использования в сварочных аппаратах.
Как именно необходимо собрать сварочный аппарат из трансформатора микроволновой печи, вы узнаете далее.
