Точечная сваркаТочечная сварка является разновидностью контактной или термомеханической сварки. При этом виде сварки металл разогревается за счёт проходящего через него импульса электрического тока. В результате происходит точечное расплавление металла в месте контакта с медным электродом. После прикладывания сжимающего усилия происходит пластическая деформация в точке расплава, в результате два металла надёжно соединятся друг с другом.

Физический закон

Теоретическим обоснованием любой контактной сварки, в том числе и точечной, является закон Джоуля-Ленца. В основании этого закона лежит способность электрического тока выделять тепло при прохожденье через проводник. Закон выражает зависимость выделения этой теплоты от силы электрического тока.

В упрощенном виде закон звучит следующим образом: количество теплоты Q, выделяемое в единицу времени t в участке цепи, прямо пропорционально произведению квадрата силы тока I на данном участке и сопротивлению R.

Математически это выглядит так: Q = l²Rt.

В соответствии с этим законом вычисляется предполагаемая сила теплового воздействия электрического тока на точку поверхности свариваемых металлов.

Схема и преимущества точечной сварки

Как провести точечную сваркуТакая сварка оказывается возможной за счёт разности уровней сопротивления на границе электрода и металла, с одной стороны, и в месте контакта двух свариваемых металлических поверхностей, с другой стороны. В процессе сварки ток проходит от одного электрода к другому через расположенную между ними металлическую заготовку.

Сами электроды должны быть изготовлены из материала, обладающего высокой электропроводностью, в этом случае в месте контакта электрода с металлом сопротивление будет минимальным. Наоборот, в месте контакта двух металлических свариваемых поверхностей сопротивление будет очень большим. Это приведет к очень сильному разогреванию двух поверхностей в точке контакта с электродами. Этот разогрев в конечном счёте приведёт к расплавлению металлов в точке контакта и образованию общего расплавленного ядра. Диаметр такого литого ядра может быть 2−15 мм в зависимости от силы тока и режима сварки.

До тех пор, пока общее расплавленное ядро пребывает в жидком состоянии, две свариваемые металлические поверхности необходимо прижимать друг к другу под довольно большим механическим давлением. Это необходимо для того, чтобы расплавленный металл не вытек из точки расплава. В результате давления по периметру точки расплава образуется плотный защитный пояс, который препятствует вытеканию металла и способствует образованию качественной сварной точки.

Читайте также:  Как выбрать сварочные электроды для инвертора: электросварка

Как используется аппарат для сваркиОстывание и кристаллизация металла происходит постепенно, поэтому оказываемое механическое давление нельзя снимать сразу одномоментно. Давление снимается также постепенно по мере застывания металла в точке расплава. Иногда в целях дополнительной проковки точки сварки для устранения неоднородностей механическое давление, наоборот, усиливают к моменту окончательного застывания металла.

Данный вид сварки обладает рядом несомненных достоинств, которые выгодно отличают её от других видов сварочных соединений:

  • Отсутствие вспомогательных материалов в виде специальных расходных электродов, флюсов и присадок.
  • Крайне малая остаточная деформация в месте сварки.
  • Простота и удобство эксплуатации сварочного аппарата.
  • Очень высокая производительность.

Единственный недостаток у этого вида сварки — отсутствие герметичности шва, что в определённых случаях не является необходимым условием.

Точечный сварочный аппарат своими руками

Самодельный аппаратСамым простым для самостоятельного изготовления является аппарат точечной сварки с нерегулируемой силой тока. В этом случае сила воздействия регулируется посредством изменения продолжительности электрического импульса. Для этого используют либо реле времени, либо выключают аппарат из сети посредством выдёргивания вилки из розетки.

Сердцем любого аппарата для точечной сварки является силовой трансформатор, обладающий большим коэффициентом трансформации, то есть способный изменять силу тока в больших пределах. Идеальным для этих целей является повышающий трансформатор от микроволновой печи мощностью от 1 кВт. Такие трансформаторы в микроволновках должны работать для питания магнетрона.

С помощью такого трансформатора можно будет варить стальные листы толщиной до 1 мм, что для бытовых нужд вполне достаточно. Если же возникнет необходимость в сварке более толстых листов, то мощность аппарата можно увеличить за счёт увеличения количества таких трансформаторов, соединяя их друг с другом последовательно.

Трансформатор от микроволновки, прежде чем его можно использовать в качестве сварочного, должен претерпеть некоторые изменения в своей конструкции: превратиться из повышающего в понижающий. Дело в том, что для работы магнетрона микроволновой печи требуется крайне высокое напряжение порядка 4500−5000 В. Как следствие этого, все трансформаторы, питающие магнетроны микроволновок, являются повышающими.

То есть на первичной обмотке такого трансформатора витков меньше, чем на вторичной. При этом толщина обмоточного провода на первичной обмотке больше. Необходимо сделать всё наоборот: толщину обмоточного провода на вторичной обмотке сделать толще, а количество витков уменьшить, тем самым превратив повышающий трансформатор в понижающий.

Когда нужна точечная сваркаГоворя практическим языком, от этого трансформатора нам нужен только его магнитопровод и первичная обмотка. Обмотка вторичная подвергается беспощадной демонтировке с помощью ножовки или болгарки. После того как выступающие части вторичной обмотки будут срезаны, необходимо её остатки высверлить из магнитопровода с помощью дрели. Во время проведения всех этих манипуляций необходимо внимательно следить, чтобы ни в коем случае не повредить обмотку первичную и сам магнитопровод.

Читайте также:  Сварочные электроды: маркировка и назначение

После окончания демонтажа вторичной обмотки необходимо намотать новую вторичную обмотку. Для этого нам понадобится толстый медный провод диаметром минимум 1 см. Такая толщина необходима для возможности протекания очень большого тока до 1000 А. При этом длина такого провода должна быть минимальной, чтобы максимально уменьшить возможное сопротивление (чем длиннее провод, тем выше сопротивление).

Особенности точечной сваркиПровод наматывается в виде двух-трёх витков. Чем больше витков, тем выше выходное напряжение, и, соответственно, повышается мощность аппарата. Но как правило, достаточно двух витков, чтобы получить на выходе около 2 В, что вполне хватит для сварки. Слишком мощный аппарат будет забирать практически всю электроэнергию из сети на себя, что будет приводить к падению напряжения, срабатыванию предохранителей, отключению освещения и прочим неприятностям, особенно если вы живёте в многоквартирном доме, и за стеной живут ваши соседи.

Медные многоразовые электроды

Электроды, как клещи, охватывают две детали с двух сторон, и, подобно пистолету, выстреливают импульсы электрического тока. В качестве сварочных электродов чаще всего применяются медные прутки или стержни различного диаметра. Специалисты советуют для этой цели использовать бериллиевую бронзу с добавками циркония. Но в любом случае важной характеристикой является точка контакта электрода с поверхностью металла. Чем площадь контакта меньше, тем более качественной будет сварка в этом месте, и тем дольше прослужат электроды. Поэтому все электроды, неважно из какого конкретно металла они изготовлены, необходимо регулярно очищать и затачивать в месте их контакта с металлом.

Толщина электрода не должна быть меньше толщины провода. Для маломощных аппаратов в качестве электродов можно использовать медные жала мощных паяльников.

Аппараты для точечной сваркиДлина провода соединяющего трансформатор и электроды должна быть минимальной, и важно, чтобы не было никаких промежуточных соединений, так как все эти соединения в итоге приводят к возникновению ненужных сопротивлений и, как следствие, к потере мощности.

На оба конца провода надеваются медные наконечники, к которым непосредственно прикрепляются электроды. Наконечники лучше не обжимать вокруг провода, а спаять с ним. Дело в том, что обжим приводит к уменьшению сечения провода, что, в свою очередь, приводит к увеличению сопротивления и к потере мощности. Кроме того, в месте контакта провода и наконечника очень быстро происходит окисление меди, что может привести в итоге к прекращению работы трансформатора из-за сильной потери мощности.

Читайте также:  Как из обычного пылесоса сделать строительный своими руками

Пайка таких толстых контактов — дело далеко не простое, но облегчить задачу может покупка специальных уже залуженных наконечников для пайки.

Управление аппаратом

Органами управления данного аппарата являются прижимной рычаг и выключатель:

  • Как самим собрать аппарат для сваркиНеобходима большая сила сжатия, которая должна обеспечить хороший контакт между электродами и свариваемыми металлическими листами. В силу этого у прижимного рычага должна быть довольно длинная и прочная ручка. А сам аппарат должен иметь возможность жёсткого закрепления к поверхности массивного станка.
  • Для усиления прижимного воздействия можно использовать не только рычажную конструкцию, но и рычажно-винтовую. В этом случае между рычагом и основанием устанавливают дополнительную винтовую стяжку.
  • Выключатель должен устанавливаться в цепь первичной обмотки. Если его установить в цепь вторичной обмотки, то ввиду очень большого тока возникнет очень сильное сопротивление, что в итоге приведет к расплавлению контактов выключателя и к выходу его из строя. Очень удобно расположение выключателя на самом прижимном рычаге. В этом случае можно одной рукой осуществлять одновременно прижатие электродов и включение электрического тока.

Особенности эксплуатации

Перед началом сварочных работ необходимо предварительно подготовить свариваемые металлические поверхности. А именно очистить поверхности от окислений и загрязнений с помощью напильника и наждачной бумаги. Иногда для этих целей применяют специальную протравочную жидкость:

  • Как устроен аппаратПодачу электричества необходимо проводить только после плотного прижатия электродов. В противном случае возникает сильное искрение, которые приводит к интенсивному окислению электродов и к преждевременному выходу их из строя.
  • Обязательно необходимо использовать принудительное охлаждение аппарата с помощью вентилятора либо постоянно визуально контролировать температуру как самого трансформатора, так и всех токопроводов и электродов и делать регулярные перерывы в работе, чтобы охладить излишне разогретые компоненты.
  • Качество самой сварки в первую очередь зависит от визуального контроля за сварной точкой в зависимости от изменения её цвета и увеличения или уменьшения длительности токового импульса. Это является нарабатываемым практическим навыком и целиком зависит от количества проведённых сварочных работ.