Точечная сварка своими руками: подробные схемы и способы изготовления своими руками

Контактная точечная сварка – что это такое и где используется

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

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

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

Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля:

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

Точечная сварка способна решить целый ряд сложных задач:

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

Для тех, кто сомневается, можно ли сделать прибор в домашних условиях – это фото прибора точечной сварки из трансформатора микроволновки.

Как работает контактная сварка

Перед тем как сделать контактную сварку своими руками стоит рассмотреть ее главные особенности. Этот метод относится к термомеханическому типу, во время которого применяется электрический ток. Он распространяется на всю область шва двух свариваемых элементов, и затем формирует дугу, которая вызывает расплавление металла.

Чтобы поверхности металлических элементов разогрелись и начали быстро расплавляться, на них подается ток с большой силой. Этот импульс вызывает быстрое расплавление металлов. Длительность его подачи зависит от видов соединяемых металлов. В среднем его продолжительность составляет от 0,01 до 0,1 секунды.

Расплавленная металлическая структура образует сварочную каплю, которая со временем застывает. Для этого свариваемые элементы следует удерживать в сдавленном состоянии в течение определенного времени. В этот момент капля переходит в состояние кристаллической решетки.

Стоит отметить! Во время сваривания обязательно подается сильное давление, оно выполняет важные функции — предотвращает растекание расплавленной капли по площади деталей. Она скрепляется в определенной точке. Силу сдавления постепенно уменьшают, это улучшает схватывание сварки.

Делаем аппарат для контактной сварки

Теперь, когда мы разобрались со всеми особенностями, можно определиться, использовать ли контактную сварку в своей работе. Кого-то отпугнет высокая цена на оборудование, но в оглавлении мы писали о том, что многие умельцы делают сварщик контактной сварки своими руками. Его мощности вполне достаточно для работы дома.

Мы расскажем вам, как сделать такой аппарат самому. С его помощью вы сможете выполнить контактную точечную сварку. Кстати, в интернете есть множество видео с пошаговым руководством. Изучите их, чтобы иметь полную картину. Итак, для изготовления контактной сварки нам понадобится не обязательно новый, но обязательно работающий трансформатор (можете вытащить его из старой микроволновой печи; используйте два трансформатора, если вам требуется аппарат большей мощности).

Также нам нужен медный провод большого диаметра (вместо одного толстого провода можно использовать множество тонких, связав их в жгут), рычаги из металла (их мы будем использовать для зажима электродов), основание для аппарата (это может быть толстый лист тяжелого металла или что-то очень устойчивое; можете прикрутить аппарат прямо к столу), струбцины, отвертки разных размеров, кабели, изолента (или любой другой материал для обмотки), медные детали с заостренным концом, которые будут выполнять роль электродов.

Вот и все. Приступим к сборке. Собирая сварщик контактной сварки вы должны понимать, что ключевой элемент конструкции — трансформатор. Мы не зря рекомендовали вам взять его из микроволновой печи, поскольку это идеальный варит для небольшого самодельного аппарата. Чтобы ваше устройство смогло сварить металл толщиной в 1 миллиметр вам понадобится мощность 1 кВт. Чем больше мощность, тем больше диапазон толщин.

Для работы вам понадобится не весь трансформатор. А только первичная обмотка и магнитопровод. Вторичную обмотку нужно убрать из трансформатора (делайте это максимально осторожно, чтобы не повредить остальные элементы).

Также есть шунты, их тоже нужно демонтировать. Шунты расположены с обеих сторон вторичной обмотки.

Далее нужно сделать новую обмотку. Для этого возьмем многожильный провод с диаметром не менее 10 миллиметров. Двух-трех витков будет достаточно для корректной работы трансформатора. Если у провода будет слишком толстая изоляция, можно ее удалить и обмотать провод изолентой из ткани или ПВХ. Если вы собираете мощный аппарат и для этого взяли два трансформатора, то обмотка должна быть одна на двоих. В таком случае важно правильно соединить все выводы с первичной обмотки обоих трансформаторов.

Теперь нужно собрать все компоненты воедино. Нужно установить трансформатор в корпус (можете изготовить его самостоятельно или взять подходящий от неработающего бытового прибора), подсоединить медные электроды, все кнопки и органы управления. Тут вам помогут элементарные знания электротехники.

Детали и инструменты для сбора прибора своими руками

У каждого компетентного мастера всегда найдутся под рукой обычные кнопки типа вкл/выкл, они достаточно будет применить для схемы управления вашей контактной сваркой.

Также недостающей деталью служит медный провод, который в будущем, мы будем использовать для намотки на трансформатор. О сечении этих проводов, я расскажу вам чуть позже в моей статье.

Если вы умеете пользоваться формулами и рассчитывать необходимое сечение, я возражать не буду, хотя я вернусь к этому чуть позже.

И последней составляющей будут подручные материалы для рычагов и электродов. Теперь вернёмся к нашим необходимым инструментам, нам нужны будут стамеска или же ножовка, припой и, конечно, паяльник.

Убедительная просьба, не забудьте об изоляции, без неё процесс невозможен!

Мастерить контактную сварку из инвертора своими руками не очень хороший вариант, учитывая, что из него нам будет достаточно одного трансформатора, хотя и на это у меня есть альтернатива, но об этом чуть позже.

Если вы были настроены использовать и электронику, то я бы вам не стал этого советовать, так как процесс этот достаточно трудоёмкий и неэффективный.

Теперь я открою вам завесу. Альтернативой взятого трансформатора из инвертора, является трансформатор из микроволновой печи, всё верно, вам не показалось, именно от туда.

Как показала практика, трансформаторы, взятые с СВЧ, подходят для наших целей, их легко усовершенствовать, так что остановимся на них.

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.

Особенности сварного процесса

При точечном сваривании к месту соединения металлических деталей применяется кратковременный импульс электрического тока, длительность которого меняется в пределах 0,01-0,1 секунды.

При этом в зоне наложения электродов кромки изделий расплавляются, приобретают общее ядро. После подачи тока детали остывают под давлением для кристаллизации этого ядра, а также его полного остывания.

Технические данные машин контактной сварки.

Основные способы контактной сварки:

• точечный метод;
• шовный или роликовый способ;
• стыковая контактная сварка.

Особенности такого вида сварки заключаются в том, что он не требует повышенных мер безопасности. Прижатие деталей друг к другу приводит к образованию уплотняющего пояска между ними без выплеска расплавленного металла.

Но давление с деталей стоит снимать с некоторой отсрочкой, чтобы обеспечить им лучшую кристаллизацию, проковывание и добиться устранения неоднородностей.

Достоинства точечной сварки ‒ экономичность, высокая механическая прочность швов, возможность автоматизировать рабочие процессы. Недостатки контактной сварки заключаются в отсутствии герметичности созданных сварочных швов.

[box type=”fact”]Обеспечить сварные швы высоким качеством позволит предварительная подготовка. Детали очищаются от всех видов загрязнений при помощи специальных щеточек, методом опескоструивания, травления в кислотах, а также иными способами.[/box]

Сборку перед сваркой важно выполнить таким образом, чтобы она обеспечила точное и плотное прилегание металлических изделий друг к другу.

В противном случае, зазор между деталями уменьшит и поглотит часть давления на них, осадочное давление снизится, появится разброс прочности сварных точек. В целом, это снизит прочностные характеристики сварного шва, сделает его уязвимым для негативных факторов извне.

Процесс сварки

Контактное сваривание имеет важные особенности и нюансы, которые обязательно должны соблюдаться при проведении процесса. Но как показывает практика, чтобы выполнить этот метод не обязательно иметь большой метод, с технологией смогут справиться даже новички.

Но все же в этом деле потребуется знание алгоритма сварочной технологии:

1. На начальном этапе сварные поверхности требуется очистить, тщательно обработать. Это необходимо для получения прочного и качественного соединения.
2. При сваривании показатель электрического напряжения на поверхности деталей должен быть одинаковым. Для этого поверхности максимально выравнивают. Они обрабатываются механически, при помощи травления, зачистки, рихтования или обезжиривающих средств.
3. После детали следует плотно прижать. Это можно выполнить с помощью механизмов или вручную, но в данном случае качество соединения выйдет не таким хорошим из-за недостаточного давления.
4. Затем при помощи оборудования подается ток на поверхность деталей. Сварщик обязательно должен знать какое действие тока используется при контактной сварке, если он хочет получить прочный и качественный шов.
5. Выделяемая тепловая энергия от электрического тока производит расплавление требуемой области металла. Она образует жидкое ядро, в котором возникают связи между поверхностями.
6. Давление, которое подается на металл, предотвращение вытекание жидкого металла за пределы рабочей области.
7. После прекращения подачи тока жидкое ядро быстро остывает. Оно образует качественное сварное соединение. Шов выходит прочным, ровным и износостойким.

Преимущества и недостатки

Как и для всех видов технологических операций, контактная сварка имеет свои преимущества и ограничения. Начнем с преимуществ:

1. Cварка проводится тремя способами, которые увеличивают функциональность метода: рельефная; шовная (может выполняться как контактная стыковая сварка); точечная;
2. Возможно соединение элементов неодинаковой толщины;
3. Возможность соединения сплавов с различным химическим составом;
4. Возможность менять мощность и временные режимы контактной сварки;
5. Шов выдерживает высокие нагрузки на разрыв, динамические, давление (стыки рельс, паровых котлов);
6. Благодаря очень высокой производительности (1точка – 0,02-1 сек) сварка применяется в потоке на производстве;
7. Автоматизация производства и снижение человеческого фактора;
8. Большая вариантность исполнения сварочных агрегатов:

• стационарные;
• подвесные (клещи);
• передвижными.

1. Не требуется проводить предварительные работы; нагрев заготовки, погружение в защитную атмосферу и т.д.;
2. Высокая экологичность.

Тем не менее, контактная сварка имеет свои минусы, сводятся они, в основном к организационным вопросам и стоимости технологической операции. Недостатки контактной сварки:

1. Соединение происходит на ограниченной площади;
2. Высокая стоимость оборудования;
3. Узкая специализация машин;
4. Высокая мощность питания эл.станций;
5. Жесткие требования на допуски (толщина стенок, диаметр).

Виды контактной сварки

Электрическая контактная сварка подразделяется на несколько видов, в зависимости от характера сварного шва и ведения технологической операции:

Контактная точечная сварка — две плоскости соединяются отдельными, точечными касаниями равными по площади сечению электродов, которые одновременно работают на сжатие и являются источником тока. Может выполняться как двух, так и односторонняя контактная точечная сварка,

• Рельефная — технология аналогична контактной сварке; но с отличием в конфигурации рабочего края. Для этого метода подготавливают выступы, форма и размер, которых и определяют сварное соединение;

Схема рельефной контактной сварки

• Контактная шовная (роликовая) сварка — представляет собой цельный шов, состоящий из множества отдельных точек, Сила сжатия передается валками, через которые проходят сварные плоскости. В зависимости от скорости прохождения через валки и периодичности подачи тока, шов разделяется на: непрерывный, прерывистый и шаговый;

Контактная шовная сварка

• Стыковая контактная сварка — позволяет соединить заготовки большого сечения и легированных сплавов, плохо поддающиеся свариванию. Зажатые в электродах–держателях, заготовки нагреваются и осевым смещением соединяются. Сварка таких поверхностей может происходить дополнительно с помощью трения.

Стыковая контактная сварка

Разновидности контактной сварки определяются узкой специализацией, и, соответственно конструкцией машин. Проводятся по методу сопротивления и оплавления (с нагревом и без). Метод сопротивления используется для малогабаритных деталей, с максимальной площадью сечения 200 мм². Контактная сварка методом оплавления способна прочно соединить более крупные изделия. Наиболее востребована контактная сварка:

• профлиста (строительные кровельные работы, декоративные);
• труб (для давления любой силы, для работы в агрессивных средах и т.д.);
• меди (ЖД рельс, автомобильном транспорте, элементов машин).

Характеристики контактной сварки

Для исключения деформации в свариваемых изделиях необходимо соблюдать требования «контактная точечная сварка ГОСТ 15878-79».  Существует закономерность между размером электрода, силой и временем подаваемого тока, силой давления и толщиной свариваемого изделия. Обозначение контактной сварки на чертеже не указывает на методы и условия. Параметры приведены в таблице.

Толщина детали (мм)	Размеры электродов (ММ)			Ток	t тока	F эл-ов
	D	d3	R	кА	сек	кг*с
0.5	12	4	25-50	5,5-6	0,08-0,1	120-180
1.0	12	5	75-100	7,5-8	0,12-0,16	250-300
1.5	16	7	100-150	10,5-11,5	0,16-0,22	400-500
2.0	20	8	100-150	13-15	0,18-0,24	600-700
3.0	25	10	150-200	20-22	0,24-0,3	900-1000
4.0	25	12	200-250	23-25	0,4-0,56	1300-1500

При этом область применения контактной сварки не ограничивается ни маркой стали, ни способами, которыми она будет проводиться.

Технология сварки

Контактная сварка очень практичный современный метод, но здесь важно учитывать временные интервалы при нагреве и охлаждении.

«Важно!

Если сильно расплавить зоны, то при быстром отведении тепла от расплава, образуется нежелательная структура, которая делает шов хрупким.»

Поэтому нагрев должен быть кратковременным и быстрым, ровно таким, чтобы при дополнительном механическом воздействии, произошло взаимодействие на молекулярном уровне. Контактная стыковая сварка может осуществляться спец электродами по окружности.

Быстрому отведению тепла способствуют низкие температуры, при которых проводится контактная сварка, поэтому желательно технологическую операцию проводить в теплом помещении, и, обеспечить медленное охлаждение, вне зависимости от того, какие виды контактной сварки применяются.

Другие виды и варианты использования контактной сварки

Схема шовной сварки.

При необходимости обеспечения высокого качества сварного соединения может быть использована контактно дуговая сварка. В процессе ее осуществления сварочная машина поддерживает импульс сварочного тока необходимой мощности и продолжительности. Этот ток поджигает электрическую дугу между привариваемым материалом и поверхностью, к которой он приваривается. Процесс продолжается десятые доли секунды.

Качество сварного соединения может быть повышено с помощью керамических колец, а также за счет подачи в зону сварки инертного газа:

1. Привариваемый крепежный элемент вставляется в сварочный пистолет и приставляется к основе. На крепежный элемент надето защитное керамическое кольцо.
2. Электромагнит приподнимает крепежный элемент, на который к этому моменту подано сварочное напряжение. Между основанием и крепежным элементом возникает электрическая дуга, частично расплавляющая их. Расплавленный металл не растекается благодаря керамическому кольцу.
3. Электромагнит отключается, а пружина вдавливает крепежный элемент в основание.

Преимущества этого вида сварки – высокое качество и быстрота. Диаметр привариваемых крепежных элементов не должна превышать 24 мм. Качество сварки не зависит от состояния поверхности. Благодаря этому она используется, прежде всего, там, где нужны качество и надежность сварных соединений.

Установка контактной сварки может быть для пайки твердыми припоями. Их плавление происходит за счет нагрева электрическим током, протекающим через место спайки. Расплавленный припой заполняет шов. Таким образом, например, осуществляется пайка резцов.

Сварочная машина подвергается небольшим переделкам:

• на нижнем электрододержателе крепится суппорт для зажима резца;
• суппорт соединяется с электрододержателем гибкой медной шиной;
• верхний электрод не переделывается.

В качестве припоя лучше применить смесь равных частей латунных опилок и буры, играющей при пайке роль флюса, но можно использовать и чистую латунь. Резец зажимается в суппорте, на место спайки помещается небольшое количество припоя, а поверх нее – припаиваемая твердосплавная пластина.

Верхним электродом эта пластина прижимается к резцу, на электроды подается сварочное напряжение. Сварочный ток разогревает место контакта, в результате чего припой плавится. Давление электродов должно быть таким, чтобы припой не выдавился полностью, но и не возникло перегрева, в результате которого может произойти отпуск твердосплавной пластины. Величина этого давления подбирается экспериментально. Толщина качественного шва не должна превышать 0,1 мм.

В заключение следует напомнить, что человек, работающий с электросваркой, обязан использовать резиновый коврик, защитные очки и перчатки, причем самодельная контактная сварка исключением не является.

Дефекты и причины их возникновения при точечной сварке

Несмотря на технологичность, точечная сварка требует точных настроек и постоянного контроля за качеством на производстве. Среди дефектов можно выделить:

• Прожог. Он выглядит как отверстие в обеих деталях, сплавленные края легко отрываются.При слишком высокой силе тока, большой длительности импульса или избыточной силе сжатия металл перегревается и стекает. Для снижения риска прожога стоит снизить силу тока или прижима.
• Выплески. При сильном сжатии или долговременном слабом импульсе металл выходит из расплавленного ядра, на его месте образуется пустота. При работе выплески выглядят как искры, вылетающие из точек. До известного предела выплеск не вредит, так как компенсируется сжатием деталей, но точка будет менее надежной — толщина вокруг точки неизбежно уменьшается.
• Непровар. Слабый импульс, недостаточная сила сжатия, ослабление клещей при сваривании приводят к непрогреву ядра. Такая точка будет «склеена», но при нагрузке оторвется. Непровар может возникнуть, если сварные точки расположены рядом — соседняя точка выступает шунтом, через который проходит часть электрической энергии. Соответственно, она не будет затрачена на расплав металла.
• Уменьшение диаметра сварки. Если импульс будет коротким или детали не будут прилегать плотно, образуется недостаточная площадь расплава. В этом случае в одной точке может быть один или несколько микрорасплавов, которые в сумме значительно слабее монолитной точки.

Трещины и разрушение основного металла. Возникают в случае отсутствия сжатия, близости точки к краю нахлесточной полосы, грязном металле. Визуально при помощи увеличительного стекла этот дефект обнаружить легко.

Исправление дефектов сварки

Диагностика точечной сварки довольно сложная процедура. Привычные ультразвуковые методы исследования не дают точной картины, поэтому на производствах с автоматизацией проводят тесты с разрушением контрольных образцов.

Выявленные дефекты исправляются следующими методами:

• повторным провариванием точкой;
• высверливание и последующая сварка полуавтоматом;
• наружные выплески поддаются зачистке;
• проковка горячей точки;
• установка сварной или вытяжной заклепки.

Самоделка или заводской аппарат

Станок для точечной сварки, сделанный своими руками, позволяет сэкономить на кузовном ремонте и спаивании металлических конструкций. Профессиональное оборудование достаточно дорогое. Оно окупается только при выполнении больших объемов работ, т.е. на производстве.

Но для сооружения аппарата своими руками нужно знать его конструкцию, последовательность сборки. Для этого предварительно придется изучать техническую документацию, схемы и инструкции по сборке.

Самодельный агрегат для сварки стальных деталей – это незаменимый инструмент в гараже. С его помощью при необходимости можно подварить собственный автомобиль, собирать металлические конструкции (например, стеллажи), ремонтировать радиотехническое оборудование и т.д.

Для частых работ рекомендуется приобретать заводские аппараты с регулировкой тока для соединения деталей разной толщины, из разных металлических сплавов.

Применяемые электроды

Выбор вида электродов имеет большое влияние на качество сварочного шва. Электроды являются сменными, поэтому необходимо подбирать наилучшее решение для каждого конкретного случая.

Важнейшими параметрами являются высокая тепло- и электропроводимость. Медные электроды полностью соответствую этим требованиям. Также часто применяются бронзовые сплавы. Иногда вместо электрода используется электролитическая медь.

Ещё одним важным параметром является толщина электрода. Нужно помнить, что диаметр электрода в 2-3 раза должен превышать толщину свариваемых изделий.

Меры предосторожности

При работе с контактными сварочными аппаратами опасность представляет как раскаленный металл в области шва, так и движущиеся части, соприкосновение с которыми – прямая дорога к травмам. Опасно и напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора – оно составляет 220 или 380 В. Поэтому нельзя работать на машинах, у которых не заземлен корпус, плохо изолированы провода, или неисправна система жидкостного охлаждения. Категорически запрещено переключать ступени первичной обмотки, если аппарат не отключен от сети.

Все сварочные работы необходимо производить в защитных очках, во избежание попадания в глаза капель раскаленного металла. Для защиты от ожогов нужно носить спецодежду, брезентовые рукавицы и головной убор.

При контактной сварке обрабатываемая поверхность выделяет ядовитые пары – особенно, если детали имеют свинцовое или иное антикоррозионное покрытие. Требования техники безопасности предписывают, чтобы рабочее место было оборудовано вытяжкой – это предотвратит попадание паров металла, масел, угарного газа в дыхательные пути.

Электрооборудование для контактной сварки

Аппараты, используемые в сварочных работах, подразделяются на оборудование общего пользования и специализированное, выпускаемое под конкретный вид изделий.

Эти агрегаты, в свою очередь, по виду преобразования, накопления и роду электрического тока подразделяются:

• на машины однофазного тока;
• на аппараты постоянного тока;
• на низкочастотные машины трехфазного тока с тиристорным преобразователем;
• с возможностью накопления электрической энергии.

Примерная стоимость оборудования для электрической сварки на Яндекс.маркет

Таким образом, контактная сварка обладает рядом преимуществ: при правильном выборе оборудования и типа соединения сварные работы не приведут к большому расходу электроэнергии и позволят при этом получать качественные изделия.