Холодная сварка своими руками схема и описание

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 05.10.2024

Холодной сваркой называется соединение металлов в твердой фазе, достигаемое совместным пластическим деформированием соединяемых элементов без применения нагрева. Процесс осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства материалов ниже температуры рекристаллизации (чаще всего – путем приложения давления). Поэтому в ГОСТ 2601 данный способ имеет следующее определение:

Холодная сварка сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей

ВНИМАНИЕ! Если вы искали клей "холодная сварка" см. статью "Холодная сварка" – клей, но не сварка

Содержание

Холодная сварка металлов – экскурс в историю

Холодная сварка металлов известна с древних времен. Как показывают археологические исследования и исторические хроники – "Колосс Родосский" был снаружи покрыт тонкими медными листами, которые были соединены между собой с использованием холодной сварки. То есть данная технология была применена и при создании шедевров античного периода.

В Национальном музее в Дублине (Ирландия) хранятся золотые коробочки, которые по заключению экспертов, изготовлены в эпоху поздней бронзы с применением данного способа.

В 1724 году священником Дезагюлье (J. L. Desaguliers) был представлен способ соединения свинца с помощью холодной сварки. Опыт заключался в том, что два свинцовых шарика диаметром около 25 мм сдавливали вместе и вращали, в результате они соединялись. Последующие попытки разорвать данное соединение и измерить величину разрыва с помощь весов показали, что прочность соединения некоторых образцов оказалось ничем не хуже основного металла. Результаты данных опытов были опубликованы в научных журналах.

На данный способ получения соединения впервые всерьез посмотрели в 1940-х годах, именно в это время ученые обнаружили странный эффект взаимодействия нескольких кусков одного и того же металла в абсолютном вакууме – при наличии чистых плоских граней они притягиваются.

Начиная со второй половины 1940-х годов она начала применяться в промышленно развитых странах: в 1947 - 1948 гг. появилась в США, а в 1949 г. началось использование и в СССР.

В настоящее время она успешно применяется для соединения изделий из пластичных металлов, таких как медь, алюминий, свинец, олово, никель и др.

Что такое холодная сварка?

Холодная сварка – процесс, при котором происходит соединение двух твердых тел без нагрева свариваемых деталей на стыке соединения. Отличительной особенностью холодной сварки металлов является отсутствие фазы расплавления.

На первый взгляд, холодная сварка может показаться волшебством. Многие люди не могут понять, как может производится процесс соединения без нагрева, электрического тока или специальных растворов. Если посмотреть видео – у многих возникает мысль: "Это что-то магическое". На самом деле никакой магии нет.

Метод холодной сварки основан на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях хрупкую пленку окислов. В настоящее время известно, что сила сцепления от контакта может быть значительно увеличена благодаря сильному сжатию деталей между собой, увеличению времени контакта, повышению температуры деталей, а также от комбинирования вышеперечисленных факторов.

Основная трудность подготовки поверхности деталей заключается в тщательном удалении с нее органических и окисных пленок. Органические пленки – это тонкие пленки масел, жирных кислот и парафинов, покрывающие свариваемые поверхности. Препятствуют сцеплению также пленки адсорбированных на поверхности газов.

При контакте с кислородом или другими реактивными веществами происходит образование поверхностных слоев, которые в значительной мере или полностью исключают вероятность возникновения эффекта холодной сварки. Ведь именно образующаяся из-за содержания кислорода в воздухе на поверхности металла оксидная пленка не дает соединиться свариваемым деталям в нормальных условиях. Кстати, даже при помещении в вакуум оксидная пленка не исчезает, то есть поверхность металла требует дополнительной очистки.

Золотые самородки в природе образуются благодаря методу холодной сварки, а происходит это потому, что у золота попросту нет оксидной пленки, как всем известно – золото не окисляется.
При возникновении механических проблем на первых моделях искусственных спутников Земли все списывалось именно на эффект холодной сварки. Однако позже было доказано, что причиной возникновения проблем стали простые недоработки в конструкции, а возникновение данного эффекта на орбите до сих пор не подтверждено (конечно же, кроме случаев, когда в определенных экспериментах он вызывался человеком преднамеренно).

При холодной сварке металлы соединяются благодаря совместному пластическому деформированию по поверхности их взаимного контакта. Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей между соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей соединяемых материалов в результате образования общего электронного облака, взаимодействующего с ионизированными атомами обеих металлических поверхностей. Сварное соединение образуется только путем деформации, без нагрева извне. Это обстоятельство позволяет сваривать термически разупрочняемые материалы без нарушения их физических свойств. Отсутствие нагрева исключает опасность образования хрупких интерметаллических прослоек в зоне контакта разнородных металлов (например, алюминия и меди). Холодную сварку можно выполнять во взрывоопасной среде, возможна герметизация объектов, нагрев которых недопустим (это широко используют в промышленности).

В реальных условиях нет идеально чистых и гладких металлических поверхностей. На них имеются неровности, выступы, окисные, адсорбированные пленки, органические пленки, которые препятствуют сближению поверхностей на расстояния действия межатомных сил. Поэтому получение сварного соединения возможно только при значительных пластических деформациях, приводящих к сминанию выступов, разрушению и раздроблению поверхностных слоев и их удалению из зоны сварного соединения вследствие пластического течения. В результате в контакт вступают по всей свариваемой поверхности чистые слои металла, между которыми образуется металлическая связь.

Исследования показали, что даже у самых гладких поверхностей металлических деталей есть шероховатости, и именно эти высокие точки прикасаются к противоположной детали. В процессе образования сварного шва фактически участвуют лишь несколько тысячных долей процента площади поверхности детали, но этих микроскопических участков вполне достаточно для создания мощных молекулярных соединений. Так что при соблюдении необходимых показателей гладкости свариваемых поверхностей деталей между точками соприкосновения создается мощнейшая связывающая сила.

Снижение прочности сварного соединения за счет уменьшения толщины металла в месте соединения до известной степени компенсируется повышением прочности деформированного металла, получающего наклеп. Например, предел прочности технически чистого алюминия в зоне максимальной деформации возрастает примерно в два раза.

Виды материалов пригодных к свариванию

Применение холодной сварки ограничивается физическими свойствами материалов и пригодна для различных металлов и их сплавов, достаточно пластичных при комнатной температуре:

алюминий
медь
кадмий
никель
свинец
олово
цинк
титан
серебро
индий
золото
платина и др.

Пластичность соединяемых материалов может быть повышена подогревом до соответствующей температуры. Так, например, высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300-350°С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации подобно чистому алюминию при комнатной температуре.

Если на металл нанести твердые пленки электролитическим способом, например на медь пленку твердого никеля, или принять меры к предотвращению загрязнения, выполняя холодную сварку сразу же после окончания обработки механической щеткой, то в этих случаях связь происходит при значительно меньших деформациях.

Свариваемость при данном способе может быть оценена максимальной остающейся толщиной металла в месте соединения, выраженной в процентах по отношению к первоначальной толщине детали до сварки.

Параметры режимов холодной сварки

Основной параметр, определяющий процесс – величина деформации в месте соединения, которая зависит от свойств металла, его толщины, типа соединения и способов подготовки поверхностей.

Основными параметрами режима холодной сварки являются:

удельное давление
глубина вдавливания пуансона
величина вылета деталей из цанг (при стыковом способе)
диаметр пуансона
степень деформации

Величина удельного давления выбирается в зависимости от физико-механических свойств свариваемых материалов. Рекомендуемое удельное давление при стыковой холодной сварке:

алюминиевых деталей: 180-250 кг/мм 2
медных деталей: 650-800 кг/мм 2
для разнородных металлов, например, алюминий – медь: 500-650 кг/мм 2

Усилие зажатия образцов в зажимах с насечкой должно превышать усилие осадки для алюминия более чем на 50%, а для меди – более чем на 80%

Зависимость деформации от свойств

Металл	Относительная глубина вдавливания пуансона, %
Алюминий	55 – 60
Алюминиевые сплавы	75 – 80
Медь	85 – 90
Олово	85 – 88
Титан	70 – 75
Серебро	82 – 86
Армко-железо	85 – 92
Свинец	80 – 85
Никель	85 – 90
Индий	10 – 15

Величина вылета стержня составляет:

для алюминия 1-1,2 диаметра стержня
для меди 1,25-1,5 диаметра стержня
для разнородных металлов алюминий – медь: вылет медного стержня должен быть на 30-40% больше, чем алюминиевого

Степень необходимой деформации при холодной сварке разнородных материалов определяется свойствами того из свариваемых металлов, при соединении которого требуется меньшая деформация. Этим пользуются при необходимости сварить малопластичные материалы, применяя прокладки из пластичных металлов.

Предварительные исследования свариваемости показывают следующие результаты:

Металл	Свариваемость в %
Алюминий особо чистый	40
Алюминий технически чистый	30
Дюралюминий	20
Кадмий	16
Свинец	16
Медь	14
Никель	11
Цинк	8
Серебро	6

Из этих данных видно, что наилучшие результаты холодной сварки дают алюминий и алюминиевые сплавы, удовлетворительные результаты дает медь. Довольно удовлетворительную свариваемость дает никель, имеющий высокую температуру плавления (1450°С).

Условия получения надежного сварного соединения

Надежное сварное соединение холодной сваркой может быть получено при соблюдении следующих условий:

тщательная подготовка поверхности свариваемых изделий. При точечном и роликовом способах поверхность рекомендуется зачистить механическими щетками, торцы деталей при стыковом способе для соединения проводов сравнительно небольшого диаметра – с помощью специальных ручных кусачек или механического ножа, а торцы деталей большого сечения подвергают механической обработке. При этом необходимо обеспечить параллельность свариваемых поверхностей обеих деталей и отсутствие на них жировых загрязнений;
одновременная пластическая деформация соединяемых деталей;
значительное и симметричное относительно центра зоны соединения растекание металла в плоскости соединения. Данное растекание вызывает разрушение оксидных или иных пленок, вытеснение их обломков из зоны соединения. Одновременно, растекание создает условия для интенсивного движения дислокаций с образованием активных центров на соединяемых поверхностях. Симметричное растекание необходимо для более полного удаления пленок из зоны сварного шва;
сжатие заготовок на заключительной стадии образования сварного соединения, что требует значительных давлений в зоне контакта;
очистка кромок соединяемых заготовок от загрязнений (промывка растворами, бензином, спиртом) и окисных пленок. Применение абразивного инструмента недопустимо, так как шаржированные в поверхность заготовок абразивные зерна затруднят получение сварного соединения;
предварительная подготовка поверхностей заготовок (шероховатость – Rz не более 10 мкм; неплоскостность поверхности не более 0,1 мм).

Виды холодной сварки

В зависимости от способа приложения давления и схемы деформации определяют следующие виды:

1 – пуансон; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия

1 – пуансоны; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия

Области применения холодной сварки металлов

Как мы уже писали в статье данным способом успешно соединяют металлы, обладающие хорошими пластическими свойствами. Этот способ нашел применение главным образом в приборостроении, для соединения алюминиевой оболочки кабелей, при изготовлении корпусов полупроводниковых приборов, при изготовлении бытовых приборов из алюминия – чайников, подставок, каркасов, в электромонтажном производстве для соединения проводов и шин внахлестку и встык при монтаже сетей связи, троллейбусных проводов, электропроводки в домах. В летательных аппаратах встык варят шпангоуты. В последнее время достигнуты успехи в соединении полупроводниковых материалов.

Одним из направлений применения данного способа является его сочетание с обработкой давлением: прокаткой, высадкой, штамповкой, вытяжкой и т.п. С помощью последней, например, получают биметаллические переходники из алюминия и коррозионно-стойкой стали, которые затем используются в бесфланцевых соединениях трубопроводов летательных аппаратов.

Последние исследования открывают широкие возможности применения в процессе производства на микроуровне и наноуровне. Кроме того, экономически оправдано её применение при соединении небольших деталей из мягких, пластичных металлов, а также тонких металлических пленок, использующих полимеры в качестве подложки.

Холодную точечную сварку можно выполнять на любых прессах: гидравлических, эксцентриковых и т. п. Если сваривается несколько точек за один ход пресса, то требуются прессы усилием 500-1000 кг. Для холодной сварки одной точки достаточно пресс усилием 50-100 кг.

В арсенале домашнего мастера бывает много инструментов на все случаи жизни.

Сварочный аппарат является незаменимым устройством для настоящих умельцев. Его можно купить в магазинах. Однако куда интереснее и дешевле собрать своими руками.

У некоторых имеется и сварочный аппарат, о котором мечтает каждый умелец.

Его сегодня можно приобрести в специализированных магазинах. Моделей существует множество. Продаются различные аксессуары к прибору и расходные материалы. А можно ли сделать сварочный аппарат своими руками? Ответ прост: можно и даже нужно!

Типы сварочных аппаратов

Все аппараты для сварочных работ делятся на газовые и электрические. Газовые установки не совсем подходят для использования в быту. Они требуют к себе особого отношения, так как комплектуются взрывоопасными баллонами с газом. Поэтому речь следует вести только об аппаратах электрических. Они тоже бывают разные:

Сварочный инвентор является экономичным и идеально походит для домашнего пользования.

Генераторы. Эти установки имеют свой генератор тока. Отличаются очень большим весом и громоздкими размерами. Для домашней сборки и применения не подходят.
Трансформаторы. Такие аппараты могут питаться от сети 220 или 380 вольт. Пользуются большой популярностью, особенно полуавтоматы.
Инверторы. Очень экономные приспособления, идеально подходящие для дома. Отличаются малым весом, но довольно сложной электронной схемой.
Выпрямители. Просты в изготовлении и использовании. Даже начинающие сварщики могут делать качественные швы. Идеальны для сборки своими руками.

Режимы точечных сварочных работ

Изделия из нержавеющей стали долго нагревать не рекомендуется: при превышении определенной температуры произойдут структурные превращения, что может плохо сказаться на антикоррозийных свойствах детали. Поддержание оптимального давления позволяет создать в местах соединения деталей надежный контакт. При выборе давления нужно ориентироваться на:

Схема изготовления точечной сварки.

После нагрева давление определяет образование в месте сварки мелкозернистой структуры. При правильно подобранном давлении прочность точек будет такой же, как у металлов до сварочных работ. Прижатие деталей позволяет получить уплотняющий пояс вокруг расплавленного металла. Этот пояс не дает металлу вытекать из места сварки. Чтобы улучшить процесс кристаллизации металла, электроды нужно удалять не сразу, а через некоторый период времени после прохождения электроимпульса.

Изготовленный самостоятельно аппарат для точечной сварки вполне подойдет для работы в домашних условиях. С его помощью можно быстро отремонтировать бытовую технику или некоторые детали автомобиля. При работе не стоит забывать о технике безопасности: обязательно нужно надевать специальные защитные очки и перчатки. Ток нужно включать только тогда, когда электроды сварочника прижаты, иначе возникает искрение, и электроды будут подгорать.

Не стоит допускать перегрева электродов, трансформатора и других деталей. Желательно иногда охлаждать сварочник вентилятором. Если вентилятора под рукой нет, температуру элементов аппарата нужно контролировать.

С чего начать сборку инверторного аппарата?

Для сборки инвертора нужно выбрать схему, которая обеспечит необходимые параметры работы аппарата. Рекомендуется использовать детали советского производства. Особенно это касается диодов, конденсаторов, транзисторов, резисторов, дросселей, тиристоров и готовых трансформаторов. Аппаратура, собранная на этих деталях, не требует сложной регулировки. Все детали очень компактно располагаются на плате. Для изготовления аппарата своими руками можно выбрать следующие параметры:

Сварочный аппарат должен работать с электродами диаметром до 4-5 мм.
Величина рабочего тока не более 250 А.
Источник питания — бытовая сеть напряжением 220 В.
Регулировка сварочного тока в пределах 30-220 А.

Сварочный аппарат состоит из нескольких блоков: блока питания, выпрямителя и инвертора. Начать делать своими руками сварочный аппарат инверторного типа можно с намотки трансформатора в таком порядке:

Для сборки инвентора потребуется ферритовый сердечник.

Нужно взять ферритовый сердечник Ш8х8. Можно использовать Ш7х7.
Первичная обмотка № 1 состоит из 100 витков, намотанных проводом марки ПЭВ 0,3.
Вторичная обмотка № 2 мотается проводом сечением 1 мм. Количество витков — 15.
Обмотка № 3 — 15 витков провода ПЭВ 0,2 мм.
Обмотки № 4 и № 5 состоят из 20 витков провода сечением 0,35 мм.
Для охлаждения трансформатора можно использовать вентилятор на 220 В, 0,13 А. Этим параметрам соответствует вентилятор от компьютера Pentium 4.

Чтобы бесперебойно работали транзисторные ключи, на них нужно подать напряжение после выпрямителя и сглаживающих конденсаторов. Собирается блок выпрямителя по простой схеме на плате. Все узлы сварочного аппарата закрепляются в корпусе. Хорошо, если в хозяйстве мастера окажется подходящий корпус от радиоприбора, тогда не придется его делать из подручных материалов.

Схема сборки блока выпрямителя.

На лицевой стороне корпуса размещают светодиодный индикатор, который своим свечением оповещает о включении аппарата в сеть. Тут же можно установить дополнительный выключатель любого типа и защитный предохранитель. Предохранитель можно установить на задней стенке, а также в самом корпусе. Зависит это от его конструкции и габаритов. Переменное сопротивление, с помощью которого будет производиться регулировка рабочего тока, размещается тоже на лицевой стороне корпуса.

Если электрические схемы собраны правильно, все проверено с помощью тестера или иного прибора, можно проводить испытания аппарата.

Использование сварочника для точечной сварки

Точечную сварку в промышленных условиях используют для проведения сваривания листов из цветного металла, заготовок из разнообразных материалов, стержней и профилированных заготовок. В быту ее применяют для проведения ремонтных работ с бытовой техникой и починки кабелей. Процесс сварки включает в себя несколько этапов. Сначала делается совмещение заготовок в нужном положении, затем они помещаются межу электродами, которые прижимаются.

Схема создания сварочного аппарата на основе старого трансформатора.

Детали разогревают, пока они не приобретут пластичность. Это достигается тем, что сварочный ток действует, как кратковременный импульс (всего 0,01-1 с). Благодаря короткому импульсу в области действия металл расплавляется, формируется жидкое ядро, имеющее диаметр от 4 до 12 мм. После прекращения действия электроимпульса начинают деформацию деталей: их удерживают до тех пор, пока ядро не кристаллизируется.

В промусловиях удается сделать до 600 свариваний в минуту. Если точечная сварка проводится в домашних условиях, необходимо поддерживать на одном уровне скорость движения электродов, оптимальное давление и постоянный контакт деталей, подвергающихся сварке. Как и любой другой вид работ, точечная сварка имеет свои недостатки. Основной из них – нет возможности обеспечить оптимальную герметичность шва. К положительным моментам относятся прочность швов, экономичность, а также возможность автоматизации сварочных работ.

Время нагрева деталей может варьироваться от сотой доли секунды до десятка секунд. Этот показатель напрямую зависит от условий процесса и мощности сварки. При работе с углеродистой сталью (или сталью другого вида, склонной к образованию трещин или закалке) время нагрева должно быть больше – за счет этого увеличится и время остывания жидкого ядра.

Как собрать трансформаторный аппарат?

Процесс сборки трансформаторного аппарата для сварки несколько отличается от предыдущего варианта. Работает он на переменном токе. Для сварки постоянным током к нему собирается простейшая приставка. Для сборки аппарата своими руками нужно раздобыть трансформаторное железо для сердечника и несколько десятков метров толстой медной шины или просто толстого провода. Можно поискать эти вещи в пунктах приема цветного и черного металла, у друзей и знакомых. Рекомендуется сердечник делать П-образным, но можно и круглый, тороидальный. Некоторые умельцы с успехом используют в качестве сердечника статор сгоревшего электромотора. Для П-образного сердечника порядок сборки может быть таким:

Для выполнения первичной обмотки потребуется обмоточный провод.

Основные этапы процесса импульсной сварки

Сравнение различных видов сварки.

В основе рассматриваемой технологии лежит импульсный перенос металла. Использование данной методики позволяет достигать максимально высоких параметров сварки. Метод сочетает в себе лучшие параметры прочих существующих методов переноса и практически полностью лишен недостатков других методов. При использовании импульсной сварки отсутствуют брызги и не образуется несплавлений.

Импульсные аппараты позволяют варить в любых пространственных положениях. Обеспечивается максимально рациональный и эффективный расход проволоки. Метод характеризуется сравнительно низким тепловложением и позволяет варить изделия из множества различных металлов.

Именно за счет уменьшения тепловложения достигается максимально высокое качество соединения тонких материалов без риска коробления и прожогов.

Сварка может выполняться с более медленной подачей проволоки.

Принцип работы сварочного инвертора.

При соединении изделий по импульсной технологии осуществляется бесконтактный перенос металла электрода в сварочную ванну. Таким образом, непосредственный контакт электрода с ванной полностью исключается. Это становится возможным благодаря наличию функции высокоскоростного управления сварочным током.

При сбросе капли металла ток поднимается до максимального значения, после чего уменьшается до базового уровня, благодаря чему общее тепловложение снижается. Перенос контролируется путем задания амплитуды и продолжительности пиковой характеристики сварочного тока.

Импульсная сварка в защитной газовой среде является одной из самых эффективных технологий. Она подходит для соединения металлов самых разных типов и толщины. Современные импульсные агрегаты очень удобны в работе. Задача сварщика сводится к установке переключателя в соответствии с обрабатываемым материалом. За счет органов управления источника можно осуществлять тонкую подстройку процесса. Применяемое программное обеспечение способствует максимальной оптимизации эпюры сварочного тока и избавляет сварщика от необходимости полной самостоятельной настройки.

Среди основных преимуществ метода можно выделить:

Высочайшее качество сварных соединений.
Эффективный контроль дуги.
Низкие затраты на обработку.

Таким образом, несмотря на довольно высокую стоимость импульсного оборудования, такая сварка является очень популярной и часто применяется в качестве альтернативы классическим методам сварки металлов в защитной газовой среде. Чаще всего методика применяется для соединения изделий из высококачественных сталей и алюминия.

Работа выполняется с использованием минимального набора инструментов:

Аппарата для импульсной сварки.
Проволоки и электродов.
Защитной экипировки сварщика.

Аппарат для сварки мелких деталей

Суперминиатюрный сварочный аппарат легко сделать своими руками за несколько часов. Для его изготовления понадобятся:

Для изготовления сварочного аппарата понадобится графитовый стержень.

Вышедшая из строя батарейка.
Нож.
Пассатижи или бокорезы.
Кусочек наждачной бумаги.
Сухая тряпочка.
Рабочие перчатки.
Около 20 см медной или алюминиевой проволоки диаметром 5 мм.
Около 6 см медной проволоки ПЭВ 0,5.
Изолента.
Многожильный провод.
Металлический зажим любого типа.
Трансформатор от блока питания радиоприемника, старого телевизора, микроволновки вместе с выпрямителем.

Для начала нужно аккуратно разобрать батарейку и вынуть из нее графитовый стержень. Конец стержня заострить шкуркой и протереть тряпкой. Затем кусок толстой проволоки очистить от изоляции на 4-5 см от ее конца и загнуть петлю бокорезами или пассатижами. В эту петлю будет вставляться угольный электрод. С трансформатора удаляется вторичная обмотка. На ее место наматывается 12-15 витков толстой проволоки. Остается все это сооружение вставить в подходящий корпус — сварочный аппарат в миниатюре готов.Теперь нужно подсоединить провода к выводам вторичной обмотки, вставить угольный стержень в петлю и хорошенько обжать его. Плюсовый вывод соединяется с держателем угольного электрода, минусовый — со скруткой свариваемых деталей. Можно приспособить ручку-держатель для электрода. Для этого используют ручку паяльника или что-то другое. Аппарат включается в сеть 220 В, касаются графитом свариваемых деталей. Вспыхивает пламя и на конце деталей образуется сварной шов в форме шарика.

Сварочный аппарат — отличное приобретение в арсенал инструментов домашнего мастера. Существует очень много моделей этих приборов. Многих начинающих и опытных сварщиков больше привлекают не заводские, а самодельные установки для сварки. Они конструируют все новые варианты устройств. Попробуйте и вы сделать сварочный аппарат своими руками.

Конденсаторная сварка – это технология создания бесшовного соединения металлических изделий. Соединения осуществляется за счет кратковременных импульсов электрической энергии.

Отличительные особенности

Классический электродуговой метод подразумевает использование громоздкого оборудования, которое отличается сложностью конструкции. Соединение выполняется за счет температурного воздействия на поверхность, создаваемого постоянной электрической дугой.

Расплавленный металл и присадочный материал перемешиваются, после застывания образуется сварочный шов. В процессе выполнения работ сварщик подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолета, который оказывает негативное влияние на организм человека.

В отличие от данного метода, конденсаторная сварка не вредит здоровью, поэтому для выполнения работ не требуется минимальный комплект средств индивидуальной защиты. Благодаря точности устройств, после соединения элементов на поверхности практически не остаются следы. Рациональное использование энергии позволяет сэкономить электричество.

Современная наука не располагает возможностями для создания массивных аппаратов, поэтому в настоящее время конденсаторная точечная сварка используется для соединения компактных элементов.

Принцип точечного способа

Технологический процесс соединения выглядит следующим образом:

Две заготовки соединяют двумя проводниками, для создания замкнутой цепи.
Конденсаторы накапливают необходимое количество энергии от питающей сети.
На проводники поступает кратковременный заряд, под действием которого контактная область плавится, образуя соединения.

Далее процедура повторяется в той же последовательности.

[stextbox позволяет соединить изделия, которые отличаются по типу металла. Однако толщина одного из элементов не должна превышать 0,15 см.[/stextbox]

Выполнение работ не требует применения каких-либо расходных материалов. Зона расплава состоит исключительно из сплава заготовок.

Требования

Для получения качественного результата необходимо соблюдать следующие требования:

Длительность рабочего цикла не превышает 3 мс.
Конденсаторы получают рабочий уровень энергии за короткий промежуток времени.
В качестве предварительной подготовки выполняют очистку от загрязнений и обезжиривание поверхности.
На роль электродов лучше всего подойдут медные стрежни. Их толщина быть в три раза больше, чем самое тонкое место заготовки.
В момент контакта соединяемые элементы должны быть плотно прижаты друг к другу. После разряда необходим небольшой промежуток времени, для кристаллизации соединения, поэтому электроды отсоединяют с небольшой задержкой.

Разновидности

Различают несколько технологических приемов для выполнения конденсаторной контактной сварки. Рассмотрим их подробнее.

Точечная

Метод предназначен для соединения изделий с разными габаритами, например тонкой проволоки и листа металла. Соединение выполняется за счет короткого импульса тока, накопленного в конденсаторах. Широко применяется в электротехнической промышленности.

Роликовая

В данном случае шов состоит из множества точечных соединений перекрывающих друг друга. Они обеспечивают полную герметичность. Сварку выполняют специальными электродами, непрерывно вращающимися вокруг своей оси. Основная сфера использования – производство приборов преобразования электромагнитной энергии.

Стыковая

Свое название получила благодаря возможности выполнять сварку проводов малого сечения стык в стык. Выполняется методом оплавления или сопротивления. В первом случае перед соприкосновением концы деталей оплавляются, под действием электрической дуги. Затем приступают к сварке. Во втором случае все действия выполняются в момент соприкосновения заготовок.

Преимущества и недостатки

К достоинствам аппаратов относят:

производительность работ;
возможно применение в промышленных и бытовых целях;
низкое энергопотребление;
простая конструкция;
длительный период эксплуатации;
точечное воздействие позволяет выполнить соединения без тепловой деформации изделия;
не требуется применение расходных материалов;
малые размеры позволяют свободно перемещать устройство самостоятельно.

[stextbox в сварочных аппаратах, функционирующих по прочим технологиям, также играют важную роль. Например, алюминиевые электролитические конденсаторы в инверторах и полуавтоматических аппаратах они отвечают за повышение уровня напряжения, а также сглаживают возможные пульсации.[/stextbox]

Недостатков всего два:

Малая мощность не позволяет соединять заготовки большого сечения.
Эксплуатация аппарата вызывает помехи, которые нарушают функционирование рабочей сети.

Cвоими руками: схема простейшего прибора

Помимо работ промышленного назначения, точечную сварку часто используют в быту. Аппарат заводского производства стоит довольно дорого. На просторах интернета можно найти множества чертежей для самостоятельной сборки различного направления деятельности. Например, конденсаторная сварка для аккумулятора своими руками изготавливается из дипольной катушки и трансформатора с контактными триодами.

Рассмотрим схему и описание конденсаторной сварки своими руками, в которой для передачи импульсов используется трансформатор.

Схема устройства имеет следующий вид:

Для сборки понадобится:

Конденсатор емкостью 1000 мкФ. Для накопления заряда.
Ферритовый сердечник с Ш-образными пластинами для изготовления трансформатора.
Медная проволока сечением 0,8 мм. Для первичной обмотки будет достаточно 3 витков.
Медная шина. Будет использована для изготовления вторичной обмотки, которая должна насчитывать 10 витков.
Тиристор типа КУ-202М. Для управления коммутацией напряжением.

Такой прибор будет с легкость справляться с элементами, толщиной до 0,5 мм.

Схема и описание более мощного устройства

Схема устройства для точечной сварки на конденсаторах, способной работать с изделиями большей толщины, имеет следующий вид:

Основу аппарата составляют 6 конденсаторов на 10000 мкФ, соединенные в единую батарею. В данном случае, в качестве ключей были использованы два тиристора 70TPS12, подключенные параллельно. Зарядка конденсаторов осуществляется с помощью повышающего преобразователя. Сопротивление резистора составляет 130 Ом.

Для визуального контроля над уровнем заряда имеется блок светового индикатора с 3 делениями.

Расчетная сила тока составляет 2000 А, а величина напряжения – 32 В.

[stextbox качестве электродов рекомендуем использовать состав из хромированной бронзы. Срок службы классического медного контакта не превышает 900 разрядов.[/stextbox]

Единственный недостаток данной модели – продолжительность зарядки конденсаторов, которая составляет 45 секунд.

Собранный аппарат не сможет приварить шпильку большого диаметра, однако вполне справится с проводом, сечением до 5 мм.

Обращаем внимание, что промышленные образцы изготовлены с соблюдением ГОСТов, регулирующих данную отрасль промышленности. В случае самостоятельных изобретений вся ответственность за возможные последствия ложится на конструктора.

Устройство контактного блока

В этом случае нижний стержень фиксируется в неподвижном положении. Его длина должна быть в диапазоне 10-20 мм, а сечение – не менее 8 мм.

Второй стержень крепят на подвижную площадку. Для регулировки давления устанавливают простейшие винты.

[stextbox обеспечения безопасности следует о наличии надежной изоляции между площадкой и основанием энергетического блока.[/stextbox]

Порядок проведения работ

Рабочий процесс можно условно разделить на три этапа:

Подготовка. Рабочая поверхность должна быть тщательно очищена от коррозии и масляных пятен.
Рабочий цикл. Изделия стыкуют в нужно положении. После этого к ним подводят электроды. Заряд подается после нажатия пусковой кнопки.
Изменение положения детали. В случае необходимости, изделие перемещают для нового точечного воздействия.

Применение готовых аппаратов

Для конденсаторных сварочных аппаратов нашлось множество применений:

Автомобилестроение. Элементы кузова соединяют только посредством точечной сварки.
Авиастроение. Данная отрасль отличается особыми требованиями к точности проведения работ.
Приборостроение. Для соединения миниатюрных элементов, которые не должны подвергаться деформации.
Строительство. С помощью данной технологии выполняют соединение тонколистовых металлов.
Домашние работы. Приборы помогают в ремонте бытовой техники.

Заключение

Аппарат для конденсаторной сварки – это отличное устройство, способное соединять изделия, обладающие разной структурой. Его главные достоинства – простота и надежность при малых габаритах. В случае необходимости можно изготовить простой аппарат для бытовых нужд.

Холодная сварка является подобием пластилина, который перед применением необходимо размять в руках.

Кроме того, при необходимости устранения каких-либо существенных погрешностей можно применять точечную сварку. Для того чтобы разобраться с вопросом, как сделать точечную сварку, необходимо приобрести или сделать собственными руками сварочную машину или специальные клещи, применяемые для выполнения этой работы.

Холодная сварка: особенности

Вы сможете приобрести холодную сварку в любом автосалоне.

Выясняя, как сделать сварку холодным способом, вам необходимо будет приобрести саму сварку, которую можно достать в любом автосалоне, раствор ацетона и небольшой лист наждачной бумаги. Наиболее популярными разновидностями холодной сварки являются шприцы уже готового к использованию средства или тюбики, напоминающие своей структурой пластилин.

Выбрать оптимальный вариант можно, выслушав подробные рекомендации в магазине. Кроме того, стоит обратить внимание, что в некоторых случаях холодная сварка продается в двух отдельных компонентах, которые в обязательном порядке необходимо будет смешивать друг с другом для получения требуемой консистенции.

После этого можно приступать к непосредственным работам, заключающимся в тщательной подготовке поверхности. В качестве примера можно привести дыру в трубе отопления.

В первую очередь необходимо перекрыть воду по стояку и тщательно зачистить место образовавшейся дыры с помощью наждачной бумаги. Если на трубе остались некоторые неровности, их лучше всего будет оставить для максимально сильного сцепления сварки с поверхностью.
Далее поверхность в обязательном порядке нужно протереть обезжиривающим раствором, в качестве которого может выступать как ацетон, так и бензин. Единственное, чего стоит остерегаться, — это применения в такой работе керосина, потому что он содержит частицы жира. Следует помнить: как хорошо сварка будет держаться на поверхности, зависит именно от качества предварительной обработки от жировых частиц.
Затем можно приступать к непосредственному приготовлению сварочной смеси. В каждом тюбике или шприце есть обязательный вкладыш с инструкцией применения. Нужно будет отрезать или выдавить необходимое количество смеси и тщательно перемешать.
Если приобретенная вами холодная сварка состоит из нескольких частей, их потребуется еще и тщательно перемешать между собой. Кроме того, лучше, если вы будете работать со смешиванием в прогретом помещении, что сделает сварку более податливой для работы.

Приступая к сварке, обратите внимание, что состав наносится сразу на проблемную поверхность.

Схема холодной сварки внахлестку и встык с зажимами.

Лучше всего выполнять эту работу как можно быстрее. Это связано с тем, что компоненты сварки начинают быстро остывать.

После нанесения подождите, пока сварка окончательно затвердеет. В том случае, если дыра находится в очень неудачном месте и вы не можете тщательно прижимать к ней холодную сварку, поверх нее можно обмотать обычный медицинский бинт.

После того как сварка застынет должным образом, можно приступить к закраске. Цвет холодной сварки варьируется во всех оттенках коричневого — от светлых до темных.

Точечная сварка: нюансы

Перед тем как приступить к непосредственной работе, связанной с созданием аппарата, необходимого для того, чтобы выполнить точечную сварку, вы должны четко понимать, что конструкция получится достаточно мощной и простой. Это нужно, чтобы не возникало дополнительных вопросов в процессе использования. Одной из самых важных частей агрегата является трансформатор.

Для того чтобы сделать мини сварку, используйте устройство ОСМ-1, которое является серийной продукцией и будет играть роль трансформатора. Учтите, что первичная обмотка трансформатора должна содержать не менее двухсот витков провода марки ПЭВ2-1.9.

Вторичную обмотку требуется обязательно заменить, выполнив ее при помощи мощного провода марки ПВЗ-50. Для того чтобы вторичная обмотка была выполнена максимально качественно, выполнение должно производится из нескольких трехвитковых долей, причем таким образом, чтобы общее сечение у них не превышало 100 кв.мм.

Принцип работы точечной сварки.

Чтобы можно было регулировать силу тока при точечной сварке, ориентируйтесь на время, за которое аппарат разогревается максимально. Так вы сможете производить контроль, отключая устройство на непродолжительное время всякий раз, когда оно начинает перегреваться или изменяется цвет.

Чтобы точечную сварку не закоротило, держатели, используемые для проводов, выполняются из дюралюминиевого прута. Его диаметр должен быть равен 30 мм. При сборке сварочного аппарата нижний электрод не должен двигаться. Его необходимо изолировать от всей конструкции с помощью изоляционной ленты.

Учитывайте, что все электроды, используемые для работы, должны быть из меди, диаметр которой составляет около 12 мм, и прикрепляться в конструкции болтами с шайбами.

Некоторые рекомендации

Схема рельефной сварки.

Если провода соприкасаются между собой, вам потребуется развести их. Для выполнения этой задачи лучше всего подойдет пружина, устанавливая которую необходимо следить, чтобы она не привела к замыканию. Можно также использовать для этой цели втулку из пластика прикрепив ее к трансформатору при помощи винта.

Трансформатор подключается к сети через автоматический выключатель. Уровень потребления тока находится в этом случае в классе А. Для того чтобы аппарат работал, потребуется воспользоваться магнитным пускателем, который должен начинать работу при нажатии педали.
При установке педали нужно, чтобы она имела дополнительную клавишу, напоминающую по своей форме гриб. Не стоит забывать и о том, что после выполнения этих действий следует выполнить заземление конструкции. В этом случае заземляется вторичная обмотка и корпус трансформатора.
При выполнении работы необходимо помнить, что сварка — это непосредственное соединение разнообразных деталей с помощью их расплавления. Главное — обязательно придерживаться в работе строжайших мер безопасности, защищая лицо и тело специальным костюмом с маской. Вам понадобится периодически сбивать нарастающую окалину, образующуюся на сварочном аппарате. Для этой работы лучше всего воспользоваться остроконечным молотком.
Чтобы сделать точечную сварку, зажмите детали в созданном вами сварочном аппарате. После этого на них начнется непосредственное воздействие тока вплоть до того времени, когда детали станут плавиться и прикрепляться друг к другу. Затем подачу тока нужно отключить и приступить к сжатию электродов, что приводит к своеобразной проковке деталей между собой. Металл начинает кристаллизоваться и образовывать сварное соединение.

Точечная сварка в большинстве случаев предварительно изучается на бракованном куске металла. Идеально, если при выполнении сварочных работ в непосредственной близости от вас будет находиться вода. Кроме того, при работе требуется полное отсутствие материалов, которые могут загореться. Стоит учитывать, что даже незначительный кусочек провода, забытый на полу, может стать причиной возникновения пожара. Выполняя точечную сварку, обязательно учитывайте, что при такой работе оказывается воздействие на каждый из электродов, а это существенно снижает длительность срока эксплуатации трансформатора. Очень часто встречаются ситуации, когда прочность всей сварки напрямую зависит от диаметра сварочной точки и времени непосредственного воздействия электрического тока на металл.

Использование и разновидности

Схема контактной сварки.

Сварка может применяться практически везде, но все же остаются определенные области, в которых точечная сварка попросту незаменима. Это образовавшиеся течи в трубах, баках, раковинах и прочих вещах, наиболее часто встречающихся в быту.

Сделать мини-сварку можно даже между проволоками, диаметр которых не превышает 8 мм, металлическими прутьями с диаметром до 20 мм и трубами до 50 мм в диаметре. Кроме того, используя точечную сварку, можно изготавливать рамы, цепи и множество других необходимых в быту вещей.

Есть три основных вида сварки:

Контактно-стыковая: делая своеобразное оплавление металла, можно соединять предметы квадратной и круглой формы, производить сварку труб и даже железнодорожных рельсов.
Контактная: производится соединение металлических листов между собой. В эту разновидность сварки также входят работы по свариванию деталей, используемых на самолетах, реактивных двигателях и разнообразных бытовых приборах, используемых в повседневной жизни.
Рельефная: используется в том случае, если на материале, который нужно приварить, есть определенная рельефная структура. В качестве примера можно привести прутья арматуры, которые нужно соединить между собой. Наиболее часто этот вид сварки используется при изготовлении тормозных колодок для автомобиля.

Точечная сварка остается процессом, при котором детали соединяются между собой в одном или нескольких местах. Нужно учитывать, что при выполнении точечной сварки за одну минуту можно выполнить прикрепление между собой более чем 600 точек. Аппаратура, необходимая для выполнения точечной сварки, до сих пор очень востребована.

В большинстве случаев это связано с замечательным контролем рабочего процесса. В итоге все точки выходят одинакового размера, что не может не оказать положительного влияния на качество сварки.

Читайте также: