Точечная сварка своими руками: разновидности сварки, подбор материалов и инструментов. пошаговая инструкция по созданию устройства своими руками

Оборудование для точечной сварки

Рассматривая оборудование, можно провести следующую классификацию:

• по способу передвижения – мобильные, подвесные, стационарные;
• по способу механизации – ручной и автоматический;
• по расположению электродов – параллельно и друг напротив друга.

Для производственных целей необходимо использовать высококлассное оборудование. Для дома отлично подойдет и самодельная точечная сварка, которую можно собственноручно сделать из любого электрического прибора. Ниже в видео подробно рассказывается, как самостоятельно соорудить сварочный аппарат.

https://youtube.com/watch?v=tf5-uJ_pn-o

Аппарат для точечной сварки своими руками

Сварочный аппарат действует на принципах закона Ленца — Джуоля: электрический ток, проходя по проводнику, выделяет тепло, которое напрямую равно квадрату тока, времени и сопротивлению проводника. Это означает что при силе тока в 1000 А, на тонких проводах и плохо сделанных соединениях, потери будут в 10000 раз больше, чем при 10 А.

Трансформатор

Основной элемент любого оборудования для точечной сварки — силовой, с повышенным эффектом трансформации (для получения нормального сварочного тока). Его можно взять в мощной микроволновке (от 1 кВт и выше), он питает магнетрон. Удобен своей доступностью и хорошими характеристиками. Показателей трансформатора хватит для точечной сварки стальных листов в 1 мм. Для получения большей мощности используют 2 и более детали.

Показатели таких трансформаторов составляют до 2000 В (в микроволновке оно удваивается перед подачей на магнетрон), не стоит их подключать в сеть и измерять выходные характеристики. Из этой детали нам понадобится первичная обмотка (в которой толще провод и меньше витков) и магнитопровод.

Провода срезаются стамеской или ножовкой (если он сварен, а не склеен), или выковыривается и высверливается (при очень плотной набивки обмотки, когда выбивание всё разрушит). При удалении проводов вторичной обмотки старайтесь действовать аккуратно, чтобы не повредить первичную обмотку. В трансформаторе также бывают шунты, которые ограничивают ток, их тоже нужно срезать.

После аккуратного извлечения нужных элементов, вторичная обмотка трансформатора обновляется. Для достижения показателей тока в 1000 А нужно использовать медный кабель с толщиной сечения в 100 мм² и более. Это может быть пучок или многожильный провод. Если внешняя изоляция мешает получить нужное количество витков, то её удаляют и заменяют на тканевую изоленту. Провода должны быть как можно меньшей длины, чтобы не было ненужного сопротивления.

сделайте больше витков, так вы повысите показатели мощности

Например, если у вас есть 2 трансформатора мощностью 0,5 кВт, с входным напряжением 220 В, при номинальном токе 250 А и выходным напряжением 2В. Соединив выводы вторичных и первичных обмоток, получим прибор, в котором номинальное напряжении в 2 В, выходной ток — 500 А (ток сварки также удвоится).

При создании устройства, во вторичных цепях устройства должны использоваться электроды. То есть при задействовании трансформаторов по 0,5 кВт, их связывают вместе проводами с диаметром 1 см, а концы к электроду. Если допустить ошибку при подключении выводов вторичной и первичной обмотки, это приведёт к короткому замыканию.

Когда используете два мощных трансформатора и вам нужно увеличить напряжение, но размер окна магнетрона не позволяет добавить необходимое количество витков провода, для этого вторичные обмотки соединяются последовательно. Необходимо согласовывать направление витков, иначе можно получит противофазу, что приведёт к выходному напряжению равному нулю (чтобы правильно понять этот момент проведите эксперимент с тонкими поводами).

На первичные обмотки трансформаторов

Первый случай свидетельствует о том, что цепи первичной и вторичной обмотки соединены вместе разноимёнными выводами (напряжение на первичной обмотке равно половине входного, которое преобразуется во вторичной обмотке, где оно суммируется и даёт двойное значение). Нулевое значение вольтметра показывает, значение напряжения на вторичных обмотках противоположны, это значит что одна из пар обмоток соединена одноимённым выводом.

Чтобы увеличить показатели у своего аппарата точечной сварки, нужно соединить несколько трансформаторов, но они не должны превышать показатели сети, иначе при его использовании общее напряжение будет падать. Ограничитесь 1000–2000 А, для бытовых условий такой силы тока достаточно.

Электроды

Медные стержни используют в качестве электродов. Чем больше толщина тем лучше, но его диаметр не должен быть меньше показателей провода. Если у вас аппарат небольшой мощности, то подойдут жала от паяльника.

Чем меньше длина провода

При использовании обжима, площадь крепления получается гораздо меньше, что увеличивает потери.

Управление

На промышленных аппаратах она доходит до 100 кг

Выключатель подключается к цепи первичной обмотки, иначе он будет добавлять сопротивления, а его контакты при работе расплавятся.

Если вы используете рычажный механизм прижима, то кнопку выключения монтируйте на нём. Очень удобно одной рукой давить на рычаг и управлять работой. Вторая рука контролирует сварку деталей.

Расходные и дополнительные элементы машин

В сварочном производстве к категории расходных материалов относят штучные электроды и сварочную проволоку, присадочные прутки и керамические подкладки, то есть, те материалы и изделия, запас которых необходимо пополнять по мере того, как они расходуются в процессе применения. В случае КС расходными материалами являются только электроды, поскольку из-за локализации сварочной ванны не требуются присадки и нет нужды в газовой защите зоны сварки.

В отличие от электродуговой сварки в процессе КС плавятся не сами электроды, а соединяемые детали.

Функции электродов, применяемых в машинах КС, более разноплановые, чем у электродов традиционной дуговой сварки. К числу главных «обязанностей» электродов КС относят следующие:

• замыкание электрического контура с целью подачи тока к сопрягаемым деталям;
• расплавление деталей в месте соприкосновения;
• передача механического усилия для поджатия деталей;
• отвод тепла от сварного узла;
• участие в передвижении свариваемых заготовок при шовной сварке.

Интенсивные термодеформационные воздействия на электроды приводят к быстрому износу их рабочей поверхности, поэтому к материалам электродов для КС предъявляются повышенные требования к прочности, износостойкости и устойчивости к химической агрессии со стороны атмосферного воздуха и материала деталей.

Электроды должны эффективно отводить тепловую энергию от места контактной сварки. Практика показала, что для оказания необходимого сжимающего усилия и оптимального режима проводки электрического тока в зоне контакта, электроды должны иметь определенную геометрическую форму рабочей поверхности, контактирующей с заготовками.

В зависимости от химического состава изделий, свариваемых по технологии КС, рекомендуются следующая геометрия  рабочей поверхности электрода:

• для КС низкоуглеродистых сталей – плоская поверхность;
• для сварки легированных и высокоуглеродистых сталей, меди и алюминия – сферическая поверхность.

Чаще используют медные сплавы, в которых легирующими элементами служат хром, цинк, кадмий, цирконий, бериллий, магний

Электроды могут быть прямыми и фигурными, сложной изогнутой формы. Для шовной сварки электроды имеют форму ролика.

Сущность процесса

Процесс контактной сварки основан на кратковременном воздействии тока различной силы. При его прохождении через металл он нагревается, за счет чего существенно повышается степень пластичности. Главными положительными особенностями можно назвать следующие моменты:

1. При применении рассматриваемой технологии тепло формируется в самом теле заготовки. Для того чтобы исключить вероятность распространения тепла по всему материалу, скорость его подачи должна быть высокой. Именно поэтому применяется специальное сварочное оборудование.
2. Подаваемая сила тока должна быть высокой, а время нагрева незначительным. Как показывает практика, мощность при рассматриваемой обработке составляет несколько сотен и даже тысяч Ампер. При этом время воздействия составляет всего несколько долей секунд. Подобного результата можно достигнуть только при внутреннем выделении тепла в материале.
3. Применяемое оборудование позволяет существенно повысить производительность. Этот момент многие называют преимуществом контактной сварки. Сегодня проводится создание роботизированной техники, которая путем подачи тока проводят сваривание большого количества металла.
4. Обработка проходит без применения присадочного металла. Именно поэтому технология считается более экономичным в плане количества расходуемой энергии.
5. Нагрев происходит непосредственно в зоне воздействия. Именно поэтому не наблюдаются тепловые потери, если сравнить с технологией дуговой ручной сварки или других технологий.
6. Применяемое оборудование существенно облегчает процесс. При этом можно применять оборудование, которое автоматизирует обработку. На момент воздействия тока не образуется яркая вспышка, поэтому снижаются расходы на оборудование зоны обработки.

Точечная сварка на производстве

Сегодня контактная сварка применяется в случае конвейерного производства. Роботы могут проводить соединение металла практически без прерывно.

Не стоит забывать и о некоторых недостатках контактной сварки. Она также определяет особенности рассматриваемой технологии. Недостатки выглядят следующим образом:

1. Для того чтобы обеспечить высокое качество соединения должно применяться оборудование, которое может оказывать давление на заготовку.
2. Соединение может проводится только в случае, когда заготовки могут размещаться в специальной машине. Другими словами, есть определенные ограничения по размеру изделий.
3. Если шов должен быть большим, то существенно возрастает механическая мощность и сила подаваемого тока. Кроме этого, есть определенные ограничения, касающиеся толщины соединяемых элементов.
4. Технология не характеризуется универсальностью и маневренностью. Другими словами, провести работу на месте размещения изделий достаточно сложно, для этого зачастую создают самодельные конструкции.
5. Получаемый шов характеризуется низкой герметичностью.

Точечная контактная сварка

Кроме этого, покупное оборудование характеризуется высокой стоимостью. При обслуживании могут возникнуть серьезные проблемы. При желании можно создать самодельную конструкцию, которая характеризуется высокой эффективностью.

Плюсы и минусы

Популярность варки самостоятельно точечным методом обусловлена плюсами ТС. Она не требует электродов, проволоки и т. д. Это позволяет увеличить время на другую работу и бережет ваши деньги.

К следующим положительным особенностям относится:

• несущественная деформация;
• удобство использования сварочного агрегата.

Даже человеку делающий впервые ТС все под силу. Результат вас порадует — аккуратный и крепкий шов, дешевый рабочий процесс, практически полностью автоматизирован.

А возможный объём работ ошеломит, ведь за одну лишь минуту можно создать несколько сотен сварных точек.

И еще один недостаток, необходимость постоянного контроля напряжения в зоне точки сваривания.

Дефекты и причины их возникновения при точечной сварке

Непровар полный или частичный

Непровар полный или частичный, недостаточные размеры литого ядра. Возможные причины: мал сварочный ток, слишком велико усилие сжатия, изношена рабочая поверхность электродов. Недостаточность сварочного тока может вызываться не только его малым значением во вторичном контуре машины, но и касанием электрода вертикальных стенок профиля или слишком близким расстоянием между сварными точками, приводящим к большому шунтирующему току.

Дефект обнаруживается внешним осмотром, приподниманием кромки деталей пробойником, ультразвуковыми и радиационными приборами для контроля качества сварки.

Образование трещин при точечной сварке

Наружные трещины. Причины: слишком большой сварочный ток, недостаточная сила сжатия, отсутствие усилия проковки, загрязненная поверхность деталей и электродов, приводящая к увеличению контактного сопротивления деталей и нарушению температурного режима сварки.

Дефект можно обнаружить невооруженным глазом или с помощью лупы. Эффективна капиллярная диагностика.

Разрывы у кромок нахлестки

Причина этого дефекта обычно одна — сварная точка расположена слишком близко от края детали (недостаточна нахлестка).

Обнаруживается внешним осмотром — через лупу или невооруженным глазом.

Глубокие вмятины от электрода

Возможные причины: слишком малый размер (диаметр или радиус) рабочей части электрода, чрезмерно большое ковочное усилие, неправильно установленные электроды, слишком большие размеры литой зоны. Последнее может являться следствием превышения сварочного тока или длительности импульса.

Определяется внешним осмотром.

Внутренний выплеск (выход расплавленного металла в зазор между деталями)

Причины: превышены допустимые значения тока или длительности сварочного импульса — образовалась слишком большая зона расплавленного металла. Мало усилие сжатия — не создался надежный уплотняющий пояс вокруг ядра или образовалась воздушная раковина в ядре, вызвавшая вытекание расплавленного металла в зазор. Неправильно (несоосно или с перекосом) установлены электроды.

Определяется методами ультразвукового или рентгенографического контроля или внешним осмотром (из-за выплеска может образоваться зазор между деталями).

Наружный выплеск (выход металла на поверхность детали)

Возможные причины: включение токового импульса при несжатых электродах, слишком большое значение сварочного тока или продолжительности импульса, недостаточное усилие сжатия, перекос электродов относительно деталей, загрязнение поверхности металла. Две последние причины приводят к неравномерной плотности тока и расплавлению поверхности детали.

Определяется внешним осмотром.

Внутренние трещины и раковины

Внутренние трещины и раковины

Причины: слишком велики ток или продолжительность импульса. Загрязнена поверхность электродов или деталей. Мала сила сжатия. Отсутствует, опаздывает или недостаточно ковочное усилие.

Усадочные раковины могут возникать во время охлаждения и кристаллизации металла. Чтобы воспрепятствовать их возникновению, необходимо повышать силу сжатия и применять проковывающее сжатие в момент охлаждения ядра. Дефекты обнаруживаются методами рентгенографического или ультразвукового контроля.

Смещение литого ядра или его неправильная форма

Возможные причины: неправильно установлены электроды, не очищена поверхность деталей.

Дефекты обнаруживаются методами рентгенографического или ультразвукового контроля.

Прожог

Причины: наличие зазора в собранных деталях, загрязнение поверхности деталей или электродов, отсутствие или малое усилие сжатия электродов во время токового импульса. Во избежание прожогов ток должен подаваться только после приложения полного усилия сжатия. Определяется внешним осмотром.

Исправление дефектов точной сварки

Способ исправления дефектов зависит от их характера. Самым простым является повторная точечная сварка металлов. Дефектное место рекомендуется вырезать или высверлить.

При невозможности сварки (из-за нежелательности или недопустимости нагрева детали), вместо дефектной сварной точки можно поставить заклепку, высверлив место сварки. Применяются и другие способы исправления — зачистка поверхности в случае наружных выплесков, термическая обработка для снятия напряжений, правка и проковка при деформации всего изделия.

Не каждая конструкция аппаратов точечной сварки позволяет их использовать в бытовых целях. Точечная сварка металлов имеет ограничение по толщине металлов, а также мощности потребляемого электричества из бытовой сети. В следующей статье я расскажу об оборудовании для аргонодуговой сварки.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Этапы процесса

Процесс соединения свариваемых элементов достаточно простой.

Подготовительный

Подготовительный этап состоит из трех основных действий:

1. Подготовки поверхности к варке. Кромки обязательно должны быть зачищены для хорошего сцепления поверхностей. С поверхности металла необходимо удалить остатки лакокрасочных покрытий или разнообразных пятен от масла. После очищения поверхности металла необходимо зафиксировать при помощи тисков либо струбцин в нужном положении для последующей варки.
2. Организации рабочего места. Пространство должно быть подготовлено согласно нормам, так как от этого зависит безопасность самого мастера. На рабочих плоскостях не должно быть различных посторонних инструментов или предметов.
3. Соблюдении требований к форме мастера. Сварщик обязательно должен быть одет в специальный костюм и сварочную маску, которая защитит глаза от искр и яркого света.

Сварка деталей

Далее происходит непосредственно варка детали. Для выполнения сварочных работ элемент должен быть зафиксирован между электродами, затем на них подается ток. Как только появилось ядро ток необходимо снять, а деталь плотно сжать между собой. В процессе варки создаётся надёжная точка, которая в дальнейшем застывает и образовывается ядро. Таким образом происходит точечная сварка высокого качества.

Если мастер понимает саму суть сварочных работ, то он может легко выполнить поставленную задачу

Очень важно соблюдать следующий принцип крепления деталей — после образования импульсом расплавленного металла необходимо несколько секунд подержать изделие под давлением для того, чтобы ядро успело застыть и скрепиться

На каждый миллиметр общей толщины детали потребуется от 3 до 5 киловатт мощности. В отдельных случаях необходимы установки с показателями мощностью до 400 кВт

В зависимости от настроек и характеристик аппарата 1 мм толщины металла сваривается в среднем за 0,1-1 мм, что важно при сварке толстых деталей

Что такое точечная сварка

Процесс соединения двух кусков железа с помощью машины для контактной точечной сварки можно сравнить с процессом сшивания двух кусков ткани швейной машиной. Между скреплением кусков ткани отдельными стежками и соединением металлических фрагментов в отдельных точках есть несомненное сходство. В качестве «иголки» здесь выступают два медных электрода, между которыми зажимаются свариваемые детали, а роль «нитки» играет образующийся между ними расплав, который, затвердевая, надежно сцепляет элементы конструкции.

Большая востребованность точечной сварки обусловлена целым рядом достоинств, которыми она обладает. В их числе: отсутствие необходимости в сварочных материалах (электродах, присадочных материалах, флюсах и пр.), незначительные остаточные деформации, простота и удобство работы со сварочными аппаратами, аккуратность соединения (отсутствие сварного шва), экологичность, экономичность, подверженность легкой механизации и автоматизации, высокая производительность. Автоматы точечной сварки способны выполнять до нескольких сотен сварочных циклов (сварных точек) в минуту. К недостаткам точечной можно отнести отсутствие герметичности шва и концентрацию напряжений в точке сварки. Причем последние могут быть значительно уменьшены или вообще устранены особыми технологическими приемами.

Сборка аппарата для сварки

Припаиваем конденсаторы между собой. Делаем сварочную вилку. Для этого берем два отрезка толстой медной проволоки. И припаиваем к проводам, изолируем места пайки изолентой. Корпусом вилки будет служить алюминиевая трубка с пластиковой заглушкой, через которую будут торчать сварочные вывода. Чтобы вывода не проваливались, сажаем их на клей.

Также сажаем на клей заглушку.

Припаиваем провода к кнопке и прикладываем кнопку к вилке. Все обматываем изолентой.

То есть к сварочной вилке идут четыре провода: два для сварочных электродов и два для кнопки. Собираем устройство, припаиваем вилку и кнопку.

Включаем, нажимаем кнопку зарядки. Происходит зарядка конденсаторов.

Измеряем напряжение на конденсаторах. Оно примерно равно 30 В, что вполне приемлемо. Пробуем сваривать металлы. В принципе терпимо, учитывая то что я взял не совсем новые конденсаторы. Лента держится довольно неплохо.

Но если вам нужно помощнее, то тогда можно доработать схему так.

Первое, что бросается в глаза, так это большее число конденсаторов, что существенно повышает мощность всего аппарата. Далее, вместо кнопки – резистор сопротивлением 10-100 Ом. Я решил, что хватит с кнопкой баловаться – все заряжается само через 1-2 секунды. Плюс ко всему кнопка не залипает. Ведь ток мгновенного заряда также порядочный. И третье это дроссель в цепи вилки, состоящий из 30-100 витков толстой проволоки на ферритовом сердечнике. Благодаря этому дросселю будет увеличено мгновенное время сварки, что повысит её качество, и будет продлена жизнь конденсаторов.

Конденсаторы, эксплуатирующийся в таком аппарате контактной сварки обречены на ранний выход из строя, так как такие перегрузки им не желательны. Но их с лихвой хватит на несколько сотен сварочных соединений.

Процесс сварки

Независимо от применяемой технологии сварка производится в несколько этапов:

1. Соединяемые поверхности обрабатываются, чтобы получить более точное соприкосновение деталей. Электрическое напряжение на всей поверхности деталей должно быть одинаковым. Для этого поверхности делают как можно более ровными, обрабатывая их механически, с помощью травления, зачистки, рихтовки или обезжиривания.
2. Затем детали зажимаются специальным механизмом или просто прижимаются в ручную – в этом случае качество шва будет ниже из-за недостаточного давления. Давление усиливает диффузию металла и позволяет создать однородный прочный шов.
3. На соединяемые поверхности подается электрический ток, тепловая энергия расплавляет нужный участок металла, образуя жидкое ядро, в котором образуются связи между поверхностями. Давление, оказываемое на металл, препятствует выплескиванию жидкого ядра за пределы рабочей зоны.
4. После выключения тока жидкое ядро остывает, образуя сварочный шов. По прочности он при соблюдении технологии не уступает металлу соединяемых деталей.

Разные металлы требуют обработки по специальной технологии, например, поверхности алюминиевых деталей нужно обрабатывать не ранее, чем за 10 часов до процедуры соединения.

Контактная сварка очень широкого применяется в промышленности, когда надо соединить множество однотипных деталей, для решения многих задач это один из самых экономичных и эффективных способов.

Основные плюсы такого метода: высокая производительность, возможность автоматизации и роботизации с относительно небольшими затратами и высокое качество самих соединительных швов, дающее возможность интенсивно использовать готовое изделие.

Технология контактной точечной сварки

Технология контактной точечной сварки определяется прочностью соединения размером и структурой сварной точки. Это в основном зависит от следующих факторов:

• — размера поверхности сварочного электрода;
• — силы подаваемого тока;
• — время протекания через заготовку;
• — состояния поверхности заготовки и величина усилия сжатия.

Технология контактной точечной сварки имеет разные режимы соединения металлов.

1. Мягкий режим.

Продолжительность времени сварки немного больше. Умеренные силы тока плавно нагревают поверхность металла умеренным током, на рабочей поверхности не превышающий 100 А/мм2. Протекание тока обычно от 0,5 сек. до 3 сек. В процессе такого режима потребление мощности намного меньше, чем при жестком. Сварочные машины дешевле, так как не требуется большая нагрузка сети. Сварочная зона не подвергается сильной закалке, а поэтому этим режимом сваривают стали, склонные к закалке.

2. Жесткий режим.

При этом режиме время сварки намного меньше, чем при мягком. Этому способствует большее применение силы тока. Его плотность составляет 120-300 А/мм2 при сварке стали. Давление сварочных электродов составляет 3-8 кг/мм2 и протекание тока обычно 0,1-1,5 сек. Сварочные машины для такого режима испытывают значительную нагрузку сети, а поэтому потребление электроэнергии значительно выше. Существенное преимущество этого режима –повышенная производительность и уменьшение времени сварки. Таким способом соединяются высоколегированные стали, детали неодинаковой толщины, разноименные заготовки. Замечательно свариваются металлы с высокой теплопроводностью, например алюминий и медь, а также их сплавы.

Таким образом, технология контактной точечной сварки позволяет соединять разные металлы с достаточной прочность и скоростью выполнения сварочной работы.