Треш проект - точкове зварювання

1. Етап перший - збір інформації та формулювання вимог.
2. Етап другий - складання.
3. Етап 3 - система управління.

Наши партнеры ArtmMisto

Черговий треш проект - робимо самі своїми руками апарат для точкового зварювання з трансформаторів від мікрохвильовок.

Взагалі цей проект для мене в якійсь мірі - відпочинок. На роботі доводиться ламати голову як зробити виріб максимально технологічним, з доступних компонентів, навіть те, яке потрібно тільки в одному екземплярі - раптом завтра замовлять 100500 штук? А тут чистий процес творчості, жодного креслення, з чого б зробити це? а он з тієї залізяки з купи сміття на задньому дворі. Все за місцем в одному екземплярі з непотребу.

Етап перший - збір інформації та формулювання вимог.

Ідея зробити точкове зварювання була давно, але тут так зійшлися зірки що можна було вбити відразу кількох зайців відразу, до того ж скупчилися практично всі матеріали. Пошуки в інтернеті привели в зневіру. 90% інформації - це популярні записи з розряду "дивись що можна" і є скоріше доказом концепції, ніж реально корисним пристроєм, з розряду "Ги-ги Бівіс, дивись, воно цвяхи до червоного калит!" І зварені дві бляшанки. Про ютуб скажу окремо в постскриптум.

Частина корисної інформації виявилася розмазаний тонким шаром на форумі чипмейкер, майстер сіті і інших, де народ збирає точкове зварювання і по ходу справи обговорює тонкощі конструкції. Ця інформація мені допомогла більше ніж десятки відео.

Постановка завдання: потрібно занедорого, з мінімумом покупних елементів зробити настільний апарат для точкового зварювання. Для орієнтування: китайські зварювальні кліщі стоять 10-15 кілорублей, брендові 35 і більше кілорублей. Свого часу, природно, не безкоштовне і часом дійсно доцільніше купити.

Відразу варто додатково пояснити:

1. Апарат зібраний з "гівна і палиць" (DiHalt, привіт) не рівня промислового. Промисловий апарат при схожих можливості не просто так в рази дорожче і крупніше. Велика проблема - нагрів, і промислові установки мають водяне охолодження електродів, гарне перетин провідників, електроди з правильного сплаву. І домашньо-гаражне поділився після 10 точок потрібно залишити остигати на 10 хвилин, а промисловий розрахований робити точки кожні пару секунд, 24 години на добу 7 днів на тиждень. Тому ніші різні, саморобний - швидше лабораторно-експериментальний, якщо потрібно іноді що то зварити. Промисловий - якщо ви працюєте їм з ранку і до вечора і заробляєте цим на життя.
2. Зі звичайної побутової розетки на 220 В багато електрики не витягнути, а трифазне підключення це зовсім інша історія, тому не варто чекати, що у вас 2 кВт мощщі буде проварювати два листа в 5 мм.
3. У точковому зварюванні працюють разом два фактора - нагрівання електричним струмом і тиск електродів. Тому механіка системи "дві палиці і петля від дверей" працюватимуть погано і нестабільно.
4. У зварюванні тонкого заліза (0,5 мм і менше), тонкого дроту без реле часу робити взагалі нічого, швидкості і точності реакції для стабільного результату не вистачить, буде або непровар або перевитрата.

План вимальовується такий. Беремо два (хотілося запас по потужності, і я не помилився) трансформатора від мікрохвильовки. Самі по собі трансформатори примітні вижиманням максимуму заради економії. За розрахунками в програмі, залізо такого трансформатора буде тягнути всього 230 Вт потужності, але з нього вичавлюють аж 800 Вт! Це дається дорогою ціною - знижений ККД, все гріється, трансформатор не здатний на тривалу безперервну роботу, великий струм холостого ходу.

Намотувати вторинку я вирішив кабелем 95 мм2. Чим нижче опір кабелю - тим більший струм вдасться розвинути, принаймні проводка не стане "пляшковим горлечком" системи. Були скарги форумчан, що трансформатор »не варить" - а на фото - хвости мало не метр, при перетині щось на зразок 35 мм 2. Чим товщі провід - тим далі можна винеси електроди від трансформатора. Намотувати буду без розмикання заліза - не подобається мені ідея отримати додатковий зазор в паршивому трансформаторі.

Етап другий - складання.

Були розмови з приводу трансформаторів, з чого обмотки. Розставляю всі крапки над i:

Два зовні схожих трансформатора мають різну начинку. Зліва алюмінієві обмотки, праворуч мідні.

З метою економії виробники стали замінювати мідь на алюміній (при цьому ще і зменшуючи розмір заліза). Такі трансформатори гірше за всіма параметрами, алюміній проводить тепло і струм майже в два рази гірше міді, та й надійність нижче. Визначити можна злегка пошкрябать ізоляцію на дроті - оголиться білий алюміній. Через те, що я планував використовувати два трансформатора в паралель - довелося пустити на запчастини ще одну мікрохвильовку - донора, трансформатори повинні бути близькі за розмірами і однакові за матеріалами обмоток.

Процес переробки трансформаторів простий. Ножівкою зрізаємо вторинну обмотку (зроблена тонким дротом і має одну клему, другий висновок йде на корпус) з двох сторін.

Вибиваємо обмотки шматком болта. Візьміть болт довшим, щоб не пошкодити первинну обмотку.

Затискаємо в лещатах і болтом вибиваємо обмотку. Заодно вибиваємо магнітний шунт - пачка пластинок трансформаторної сталі в віконці між обмоток - він замикає частина магнітного потоку через себе обмежуючи потужність.

Гумова ізоляція надлишково товста

Для проекту був куплений кабель 95 кв.мм в гумовій ізоляції, довжина 3 м (1,5 м на трансформатор, ціна близько 600 р / м) і відразу були куплені наконечники для 95 кв.мм. Ізоляцію доведеться зрізати - вона занадто товста і буде заважати, благо напруга нас чекає всього близько 2 вольт. Якщо ізоляція гумова - то приготуйтеся, що провідники під ізоляцією почорнілі на смерть. Я засунув жили в товсту термоусадочну трубку, такий "шланг" гнути простіше - жили можуть переміщатися одна відносно одної всередині забезпечуючи мені менші радіуси вигину. Після складання феном термоусадка вмощується. В теорії в вікнах у мене мало залишитися багато місце. Але в теорії теорія працює, на практиці кілька навпаки. Гарна ідея ізолювати залізо від термоусадки чим-небудь термостійким - стеклотекстолит, гетинакс - якщо перегреем трансформатор і ізоляція у нас поповзе, мати замикання витків на залізо нам би не хотілося б. Слабка ізоляція між обмоткою і залізом ставить хрест на ідеї взяти десяток таких трансформаторів по 2 кВ і отримати з'єднавши послідовно 20 кВ.

Намотавши трансформатори відкладемо їх в сторону. і приступимо до механіки.

Механіку варив з профільної труби - 15 * 15, 20 * 20, 40 * 20. Я боявся що труба 20 * 20 загнеться, тому в місцях послаблень наварював шматки металу для посилення. Конструкція вийшла надмірно потужною. Компонування проста - два виносних важеля, трансформатори в задній частині один над одним. Окремо ламав голову над шарніром, регулюваннями, механізмом відомості.

Шарнір - важлива частина, він не повинен мати люфтів. Дверні петлі, меблеві петлі, навіть довга рояльна петля - на жаль мали невеликий люфт, що означає, що електроди будуть переміщатися не потрапляючи вістрями. Я категорично не хотів вдаватися до токарке, і рішення відвідало раптово при обході купи сміття і металобрухту на задньому дворі. Від одного старого невдалого проекту була взята стійка з велосипедної втулкою, з прикріпленим на втулку кріпленням керма. Жорсткість, простота конструкції мені сподобалася. Майданчик зі втулкою кріпиться на гвинтах до станини, що дозволяє послабивши болти виставити співвісність важелів.

Механізм відомості теж простий - це важіль ручного гальма від ВАЗівської дев'ятки. Поставлений на ребро, при опусканні важіль тягою зводить важелі разом. Петля з троса, коромисло і гайка на тязі дозволяє відрегулювати ступінь відомості важелів, на фото це все зрозуміло. При бажанні мати ножний привід - досить кинути трос з коромисла на педаль. Храповик на важелі дозволяє стиснути деталі про залишити в зафіксованому положенні важелі, не знаю наскільки це виявиться корисним.

Як поворотної пружини я взяв звичайний газлифт для меблів (6 кг зусилля і всього 100 рублів).

Трансформатори просто ставляться один на одного і разом стягуються чотирма шпильками і платівкою. Для підстраховки пластинка і станина мають наварені куточки і виступи - трансформатору не так просто вислизнути. Приміряємо і відрізаємо зайві хвости. 95 мм2 кабель гнеться вкрай погано. Тепер необхідно обжати наконечники.

І тут я передаю привіт відеоблогер AlexGyver який пропонував обжимати наконечники ударом молотка, і припаявши їх в кінці. Ні першого ні другого робити ні в якому разі не можна, наконечники потрібно обжати відповідної матрицею гідравлічними прес-кліщами. Мені це зробили по знайомству. Удар молотка по наконечнику викличе тільки перерозподіл вільного місця всередині клеми, не забезпечивши щільний рівномірний обтиск з усіх боків. Те, що прокатує з сигнальними проводами, не пройде тут. При струмі 1000А кожні 0,001Ом - це зайві 1 кВт нагріву. Пайка теж погана ідея, і справа тут не в тому, що олово проводить струм навіть гірше стали, а в тому, що в місці клем сильне нагрівання, і він легко може досягати двох сотень градусів, а в парі з жорсткими проводами, силою Ампера раптово вискочив з клеми провід, під веселі бризки рідкого припою може наробити лиха.

Окремою мозголомкой були електроди. Проблеми б не було, якби мідний пруток продавався в кожному хозмазі, купив, виточив і працюй. Тому ідея така - наконечники стягуються між собою, затискаючи загнутий П-образно електрод. Електрод трохи розплющений кувалдою для збільшення площі контакту наконечниками, і може впиратися плоскою поличкою для забезпечення зусилля притиску (не знадобилося). П-образна форма простіше для загинання, ніж кільце, особливо якщо пруток товстий.

Як матеріал електродів я використовую серцевину одножильного кабелю 35 мм 2 - він був, але його не важко купити в магазинах електровиробів. У міру зношування такі електроди замінюються.

Струмопровідні частини ізольовані від металу корпусу за допомогою склотекстоліти - це міцний термостійкий діелектрик, він при нагріві не повзе. Якщо склотекстоліти немає - підійде і фанера - напруга всього 2в.

Не втримався. це ток КЗ одного трансформатора

Виходить поки як то так:

З цього моменту зварювальний апарат може вже варити деталі для себе.

Етап 3 - система управління.

Регулювати можна два параметра - зварювальний струм і тривалість дії струму. Перший шлях можливий через непряму регулювання (безпосередньо не порегуліровать - реостат на 1000А не відрізнятиметься хорошою надійністю і габаритами) - перемиканням витків вторинної обмотки або підключенням сварочніка через ЛАТР. Другий шлях простіше - ми просто використовуємо реле, що б включити зварювання на заданий час.

Струм ми будемо включати тільки при зведених контактах - в іншому випадку при розмиканні запалюється дуга яка пропалює діри і сильно зношує електроди.

Лінь перемогла - я не став робити окремий блок на мікроконтролері, я використовував звичайне промислове реле часу Autonics AT8N, твердотельное реле з Китаю, і гору всякого мотлоху. Орієнтовна схема нижче:

На схемі я намалював світлодіод в твердотільному реле задом наперед, але на самому реле зазвичай діода НЕ намальовано а явно підписано + і -, так що будьте уважні.

Педаль, за бажанням підключається в роз'єм "педаль" і по суті паралельна кнопці "пуск".

При натисканні на кнопку через контакти SB1 включається реле KV1, яке своїми контактами К1.1 шунтує кнопку SB1 встаючи на самоблокування. Попутно при цьому включається харчування реле часу. Реле відпрацювавши заданий час (режим А) розмикає нормально замкнуті контакти KT1.1, через які була запитана вся схема, що викличе відключення реле часу і відключення реле KV1 зі зняттям з самоблокировки. Паралельно реле KV1 включений світлодіод твердотільного реле, через які харчуються трансформатори. Твердотільні реле дозволяє уникнути іскристих контактів що підвищує надійність. Трансформатори включаються індивідуально (I, II або обидва) за допомогою вимикачів SA2-SA3, що дозволяє побічно регулювати потужність. Перетікання струму у вторинній обмотці в невключений трансформатор складає близько 120А, тому він гріється не так сильно як робочий, можна при роботі з тонким залізом перемикати трансформатори по черзі мінімізуючи нагрів. Контакти вимикача SA4.1 і SA4.2 відключають шунтирующий контакт реле і блокують відключає контакт реле часу, дозволяючи реалізувати ручний режим - "варить поки тиснеш кнопку". Якщо у вас немає твердотільного реле, і ви ставите звичайний магнітний пускач, то можна викинути блок живлення, і реле KV1 брати на 220В а не на 24В. Правда на кнопці і на педалі буде висока напруга. За смаком можна додати індикацію і термозапобіжника. Мінус моєї схеми - якщо педаль затиснута і не відпускається - то вона буде "стріляти" імпульсами, так що доведеться відпрацювати навички короткого натискання на педаль, або переробити схему додавши пару реле.

При складанні трапився конфуз, в першу ж включення згоріло твердотельное реле на 40А, замкнувшись назавжди. Це дуже дивно, тому що струм при короткому замиканні в первинці, судячи по кліщах був не більше 35А (7,7 кВт!) ​​Гуглеж і розбирання реле з пальником та кувалдою пояснила причину - виявилося хитрі китайці встромили в 40А твердотельное реле симистор на 8А! (BTA08-800). Довелося поставити звичайне реле і магнітний пускач на 220В, сподіваюся його могутні контакти (4 комплекти) проживуть довго. Всю схему на 220 перекладати не став - мені не подобається ідея того, що на кнопці, під рукою людини буде висока напруга.

Також для контролю струму зварювання зроблений стрілочний індикатор, включений в саморобний трансформатор струму, струм відкалібрований по струмовимірювальні кліщі (правда за межами діапазону). Точність +/- пів кілометра. 500 витків будь-якого обмотувального дроту, муздрамтеатр з звареного цим же апаратом меблевого куточка, що охоплює відразу обидва дроти і скріплюється на гвинти. Вимірювальна головка зі струмом відхилення 1 мА і підлаштування резистор на 47К. Магнітне поле такої сили, що на столі шурупи стрибають поруч з проводами вторинки, тому цілком реально використовувати головки з більшим струмом відхилення або робити меншу кількість витків дроту.

Трансформатор струму - обмотка і сердечник

Для обдування і циркуляції повітря у нагоді вентилятор від цієї ж самої мікрохвильовки. В принципі в мікрохвильовці завжди є реле, яке включає трансформатор - його можна використовувати за призначенням, якщо контакти живі, але скільки пропрацює - малопередбачувані.

Фото на тепловізор:

Що бачимо: сама навантажена по тепловиділенню - первинна обмотка. Вторинна розігрівається рівномірно, що говорить про хорошому контакті в обтиснутих клемах - немає пляшкового горлечка і надмірного нагріву в цьому місці. При роботі з одним включеним трансформатором дроти вторинки до виключення не гріються практично.

Підсумок: (боковини поки не став ставити, будуть з перфожелеза)

Ну і в підсумку фото того як вийшло варити:

Зліва - НЕ заточені електроди. В середині заточені, з подачею струму після змикання, праворуч той же але змикання і розмикання під напругою. Видно, що дуга пропалила дірку в точці зварювання і сильно зношує електрод. Висновок - електроди потрібно точити, а струм включати тільки в зімкнутому стані.

Жовті плями - це мідь електродів сплавляється з цинком покриття і утворюючи латунь. Коли будемо багато варити - зроблю апдейт до цього запису і додам ще фото і можливо відео. Тестові зварювання показали себе добре - не роздерти, гнуться але зварювання тримає. Максимальна товщина - дві шайби по 2,5 мм, але відчувається, що це на межі потужності.

PS Про ютуб. Відчуваю себе динозавром, так як пишу тексти і вважаю за краще читати тексти. Текст швидко можна переглянути по діагоналі, його простіше вилизати до лаконічності, і в цілому це більш швидкий спосіб сприйняття інформації. Але вже багато разів мені говорили - заплави канал на ютубі, читачі мої, як вважаєте, чи варто вплутуватися? До того ж студенти майже поголовно далі відео не ходять. При тому що сам формат я не люблю і маю схильність робити довго, але нетленку, ніж швидко і миттєво.

Забавно, що ютуб - це той же телевізор, але тільки з вибором того що дивитися, але з тим же самим недоліком - повільний спосіб сприйняття, де знайти час що б дивитися відео?

Проблема ютубніх каналів - в нізькій якості, много популярних "влогері" в гонітві за кількістю втрачають якість, Типовий канал про DIY - це коли неук хіпстера Робить на коліні прімітівну нісенітніцю, що не Надто Розуміючи теорію. Академічна Цінність такого Мінімальна. Знаменитий креосан - при всій повазі до авторів, я б описав як "технічна клоунада", коли в гонитві за популярністю і вау ефектом все інше приноситься в жертву. подивився відео каналу Сергія Олександровича, багато схвальних коментарів, мовляв Лівша, що то руками робить, вау, супер. Побачив як цей кадр пиляє штангенциркуль алмазним диском, виматюкався, закрив. Коли коту зайнятися нічим ... Даня Крастер в тему висловився .

Але є і перлини. Канал Віктора Леонтьєва - монумантально, наочно, чітко і зі знанням справи.

Канал Бена Краснова - теж багато речей дуже наочно і по справі.