Точечная сварка для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками

Суть процесса

Точечная сварка относится к популярному виду соединения металлических изделий контактным способом. Металлические изделия сваривают друг с другом не по сплошной линии, а в нескольких точках. Такой метод отличается относительной простотой исполнения и высокой производительностью, чем объясняется широкая сфера его применения. В частности этот метод используется, когда предстоит сварка аккумуляторов своими руками.

Суть работы точечной сваркой отличается крайней простотой. Она состоит в том, что свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу, а затем на них подается электрический импульс большой мощности. После того, как разогрев деталей достигнет требуемой температуры, в точке соприкосновения произойдет образование ядра, состоящего из расплавленного металла.

Усиленное сжатие деталей приводит к началу взаимного проникновения молекул прижатых друг к другу металлов. После отключения тока в месте сварки начинает происходить медленное снижение температуры, а металл будет кристаллизоваться. Место сваривания получается настолько прочным, что при попытке разъединить полученное соединение треснет только металл, находящийся вблизи точечного места сварки.

Несложный принцип такого вида сварки включает в себя плотный прижим соединяемых деталей и происходящее вслед за этим генерирование импульса достаточной силы.

К преимуществам точечной сварки относится:

1. Прочность соединения.
2. Экологичность процесса.
3. Технологичность.
4. Быстрота.
5. Невысокие значения тока и напряжения.
6. Незначительность деформации.
7. Простота выполнения.
8. Удобство работы с аппаратом.
9. Экономичность.

Осуществление этого процесса не потребует приобретения таких видов расходняков, как электроды, баллоны с газом, проволока и флюс.

Схема точечной сварки для аккумуляторов своими руками:

Осуществление соединения таким методом включает в себя три простых этапа выполнения:

1. Сжатие деталей, вызывающее небольшую деформацию деталей в этой области.
2. Подача тока в зону, где расположен контакт, вызывающую расплавление металла и образование ядра.
3. Выключение тока. Остывание металла и его кристаллизация.

Во время воздействия тока ядро расширяется до достижения максимальных размеров. Вокруг жидкого ядра образуется пояс, имеющий плотную структуру. После выключения тока необходимо на некоторое время оставлять прижим деталей до снятия напряжения в месте сварки. Благодаря произошедшей ранее деформации металлов отсутствует разбрызгивание, точечный шов получается аккуратным и не требует последующей зачистки.

Точечная сварка аккумуляторов своими руками приводит к весьма существенному сокращению суммы денег, необходимой для приобретения дорогого оборудования. К одним из основных требований относится предварительная подготовка. В нее входит очищение поверхности от имеющихся загрязнений. Иначе при сварке снизится мощность, что приведет к износу применяемого аппарата.

Если после окончания сварки все же появятся наплывы вследствие выплесков металла, то их необходимо аккуратно зачистить. Выплески снижают надежность соединения. Также возможно появление такого дефекта, как прожог. Это может произойти при чересчур большой силе тока, большого времени действия импульса или чрезмерной силе сжатия деталей. В этом случае необходимо снижение силы тока и величины прижима.

Когда импульс будет слабым, то это может привести к непровару. Этот дефект также может возникнуть, если сила сжатия будет недостаточно сильной, или произойдет ослабление сжатия клещей уже во время процесса. Непровар может появиться при слишком близком расположении сварных точек.

Почему литиевые аккумуляторы при сварке брызгают кислотой

Каждый литий-ионный аккумулятор представляет герметичную полость, в которой и происходят химические процессы с накоплением энергии. Внутри нет влаги, растворители безводные, используются твердые составы. Но в результате химических реакций внутри многокомпонентной системы может возникнуть избыточное давление. Одной из причин станет разогрев корпуса аккумулятора. он критичен, начиная с +40 0 и опасен при достижении +60 0 . Дальше последует самопроизвольный набор температуры, возгорание и взрыв.

Однако при сварке возможно нарушение времени контакта, прогорание корпуса. В этот момент выделится неприятный газ с кислотным запахом. Этот момент опасен, герметичный корпус соединился с атмосферой. Внутрь попал кислород, водяные пары. Литиевый аккумулятор начинает брызгать кислотой, предвестником взрыва.

Вот почему опасно соединять банки паянием с кислотой. Нарушить герметичность можно случайно, испортив предохранительный клапан, закоротив полюса. Но любой дымок из корпуса аккумулятора является грозным вестником возгорания. Работа по соединению ячеек в единый аккумулятор требует внимания и аккуратности.

Есть безопасный способ соединения элементов. Используя специальную конструкцию, холдер, где каждый элемент имеет собственную ячейку, не требуется сварка. Внешний контур соединен, как нужно

Вставляя банки в секции, важно не перепутать полюсность. В такой сборке просто заменить не работающую банку

Сварка литиевых аккумуляторов в домашних условиях

Вряд ли домашний умелец станет покупать аппарат точечной сварки. На АлиЭкспресс. Самый доступный прибор стоит больше 6 тысяч рублей. Поэтому ищем бюджетный способ монтажа простейшего устройства из подручных средств.

В домашних условиях применяют 2 вида точечной сварки для литиевых аккумуляторов, ударную и трансформаторную. Если используется конденсатор и прямое подключение контактов – это ударная сварка. Примером установки ударной сварки является использование аккумуляторной батареи, отслужившей по прямому назначению. Но импульс должен составлять миллисекунды. Чтобы не перегреть свариваемые поверхности, необходимо автоматизировать время касания. Познакомьтесь со схемой конденсатной сварки.

Как используя трансформатор, сделать преобразователь обычного сетевого тока в сварочный, с напряжением 2-3 В и силой до 1000 А. Потребуется создать новый аппарат, используя имеющийся трансформатор, например, от микроволновки, мощностью 1 кВт. Для этого нужно удалить вторичную обмотку и магнитные шунты. Намотать новый контур, взяв хорошо изолированный провод сечением 35 мм2 и диаметром 12 мм. Нужно выполнить 2-3 витка, чтобы добиться холостого хода 2 В и нужной силы тока. Для воздействия коротким импульсом использовать контроллер , который управляет симистором. Выставить импульс тока примерно 35-40 миллисекунд. Реакция человека не позволяет уложиться в этот диапазон воздействия. Для соединения используется никелевая лента. Внешний вид устройства и порядок работы можно посмотреть на видео.

Важно использовать при точечной сварке правильные жала. Они должны быть выполнены из медного провода сечением 2-5 мм

Но лучше взять конструкции из паяльников. Контакты с токоведущей гильзой должны быть плотными, не создавать лишнего сопротивления. Диаметр питающего провода выбирают равным или толще жала. Электроды выставляются на нужном расстоянии, прижимают к пластине, подают импульс тока.

Личный опыт сварки от аккумулятора

Мы расскажем о своем опыте применения АКБ в качестве источника питания инвертора. Вы можете самостоятельно провести тест и повторить наши действия, чтобы убедиться в результате.

Скажем сразу — одного стандартного АКБ на 90Ач будет недостаточно. Просто примите это как данность. Сначала мы пытались запитать инвертор от одного аккумулятора. Варили на небольшом токе, использовали электроды диаметром 2 мм. Дуга практически не поджигалась, швы велись с большим трудом. Тогда мы взяли два АКБ и соединили их последовательно.

Работа пошла чуть легче, но все равно результат был далек от идеала. Швы велись чуть проще, но дуга все равно «гуляла», горела нестабильно, иногда даже погасала, и приходилось повторять весь процесс поджига заново. В конечном итоге получились очень дефектные швы с непроварами. При этом электроды сильно прилипали к металлу, их расход существенно увеличился. Словом, сварка прошла неуспешно.

Мы могли бы бросить эту затею, но на даче лежал еще один аккумулятор и мы решили подсоединить его к двум другим АКБ. И этот вариант оказался самым жизнеспособным. При использовании трех АКБ запас по мощности настолько велик, что в принципе можно добиться более-менее стабильной работы сварочного аппарата.

Мы экспериментировали с разными настройками, увеличивали и уменьшали силу тока, использовали электроды до 4 мм. И в целом все прошло хорошо. Конечно, сварка от аккумуляторов не так комфортна и проста, как от обычной розетки. Но если вы будете внимательно следить за дугой, то сможете понять ее поведение и подстроиться. Тем более, при питании от 3 АКБ дуга ведет себя намного стабильнее и легче поджигается.

В ходе нашего эксперимента мы выяснили, что три аккумулятора можно использовать не только для сварки, но и для резки металлических деталей небольшой толщины. Но рез получается не очень красивым.

Кстати, не забывайте следить за силой тока. Не устанавливайте слишком большие значения, поскольку АКБ имеют свойство увеличивать конечный ток до слишком больших значений, и вы можете просто прожечь металл. И вообще внимательно следите за ходом работ. Потому что сварка от АКБ требует внимательности и мастерства. Только так получится сделать более-менее нормальный шов.

Как сделать точечную сварку своими руками из микроволновки

Мини-аппарат контактной сварки делают своими руками из некоторых запчастей микроволновки. Для самодельного агрегата потребуется извлечь следующие компоненты:

1. Трансформатор.
2. Выключатель.
3. Сетевой шнур.

Извлечение трансформатора

Отделение трансформатора от микроволновки выполняется по следующему алгоритму:

• Разбирается СВЧ печь.
• Удаляются все крепления.
• Снимается трансформатор с посадочного места.
• Демонтируются детали микроволновки, необходимые для создания прибора для выполнения точечной сварки

Извлеченный трансформатор имеет мощность 700-800 Вт. Этого достаточно для обеспечения соединения металлических листов толщиной до 1 миллиметра. Для изготовления более мощного аппарата точечной сварки, проводят модернизацию этой детали.

На трансформаторе первичная и вторичная обмотки отличаются по толщине и количеству витков. Вторичную обмотку с детали убирают с помощью зубила и молотка. При этом все операции проводятся аккуратно, в противном случае можно повредить магнитопровод. В этом случае, трансформатор будет испорчен.

Вместо демонтированной обмотки используют провод, толщина которого не менее 1 см. Вокруг сердечника нужно намотать 2-3 оборота. Такая несложная модернизация позволяет увеличить напряжение тока на выходе до 1000 А.

Модернизации трансформатора

При создании точечной сварки из микроволновки необходима модернизация сварочного трансформатора:

• При демонтаже вторичной обмотки, можно обнаружить ограничительные шунты. Их также снимают.
• Чем меньше будет создано витков новой вторичной обмотки, тем меньше будет сопротивление провода, и больше сила тока. Кабель не должен быть чрезмерно длинным.
• При намотке нового провода вторичной обмотки, могут возникнуть трудности из-за толстой изоляции. Следует позаботиться о замене стандартного прорезиненного изоляционного слоя на изоленту, имеющую тканевую основу. Такой провод должен обеспечивать выходное напряжение в 2В, а силу кратковременного тока в 800А.
• От правильного соединения двух трансформаторов, зависит работоспособность точечного аппарата. Элементы соединяют в цепь. Необходимо правильно соединить первичные и вторичные обмотки трансформаторов. Это можно сделать с помощью специальных маркировок. Если они отсутствуют, тогда предстоит сделать замеры при помощи вольтметра.
• Схема аппарата точечной сварки, используемого в домашних мастерских, подразумевает создание устройства мощностью не более 2000А. В противном случае, возникнет нагрузка на домашнюю сеть, что приведет к перебоям с электричеством. Также данная схема подразумевает проверку силы тока, и наличия коротких замыканий с помощью амперметра.

Создание электродов

Электроды для точечной сварки участвуют в подаче тока, выполняют прижимную функцию и отводят лишнее тепло. Для создания этих комплектующих, используют медь, этот материал устойчив к механическим и химическим воздействиям (основной металл имеет примеси в виде 0,7% хрома, и 0,4% цинка). Из различных роликов в интернете, можно получить подробную информацию о металлах, пригодных для создания электродов.

Клещи для свариваемых материалов, различаются в зависимости от типа обрабатываемого металла. Так, наконечники, выполненные из медных пластин, и имеющие плоскую рабочую поверхность, подойдут для соединения обычных сталей. Контактная сварка алюминия, меди, и высокоуглеродистых, легированных сталей, выполняется с помощью электродов со сферической рабочей поверхностью. Для осуществления соединения в труднодоступных местах, используют фигурные электроды.

Электроды должны иметь плотную фиксацию на держателе. Для этого посадочным частям придают форму конуса, а на некоторых – монтируют резьбу.

Изготовление держателя

Самодельный аппарат точечной сварки оснащается рычагами управления. Их можно сделать из высокопрочного пластика или дерева. Для поднятия рычагов, используют обычную резинку, на концах деталей устанавливают крепления для электродов. Держатели не прикручивают к аппарату, а это связано с тем, что в некоторых случаях, для выполнения контактной сварки, нужно будет использовать каждый элемент по отдельности. Рычаги фиксируются с помощью отвертки или гвоздя.

Точечная сварка из микроволновки: как сделать своими руками?

Самодельный аппарат для точечной сварки наверняка пригодится в каждом хозяйстве. С помощью такого аппарата получится соединять листовую сталь и конструктивные элементы из неё, толщиной до 1 мм. При этом конструкция сварочного аппарата достаточно проста, а в качестве основного элемента, используется трансформатор мощностью в 700-800 Вт, от старой микроволновки.

Как снять трансформатор с микроволновки

Поскольку от микроволновки для изготовления аппарата точечной сварки понадобится лишь один трансформатор, то работа по его извлечению из данной бытовой техники не составит особого труда. При этом действовать нужно аккуратно, без любимого молотка.

Для этого достаточно будет снять с микроволновки основу, после чего убрать все крепления удерживающие трансформатор с сердечником. После того, как трансформатор успешно извлечён, можно смело приступать к его переделке.

Как сделать аппарат для точечной сварки из микроволновки

Вся переделка трансформатора снятого с микроволновки заключается в следующем:

• Сначала потребуется избавиться от вторичной обмотки трансформатора, такая она не нужна. Вот здесь можно воспользоваться любимым молотком и зубилом, но действовать нужно предельно аккуратно, чтобы не повредить первичную обмотку.
• Затем необходимо будет снять шунты с трансформатора на ограничение силы тока. Однако в некоторых моделях микроволновок их может и не быть.

После всех проделанных манипуляций перед вами должен остаться магнитопровод трансформатора от микроволновки с первичной обмоткой. Вот теперь и настаёт время настоящих переделок.

Чтобы сделать аппарат для точечной сварки понадобится намотать медным проводом, диаметр которого будет не менее 1 см, вторичную обмотку. Для этих целей вполне достаточно будет сделать несколько витков (2-3 штуки) на сердечник переделанного трансформатора.

В итоге, на выходе трансформатора будет обеспечена требуемая сила тока, примерно 800 А и напряжение порядка 2 В. Таких параметров сварочного аппарата вполне достаточно для того, чтобы обеспечить эффективную работу точечной сварки на короткое время.

Наконечники, электроды и элементы управления

После того, как трансформатор от микроволновки модернизирован, можно приступать к изготовлению элементов управления аппарата для точечной сварки. В первую очередь придется сделать основание и рычаг, для чего можно воспользоваться двумя кусками профильной трубы или уголком.

Рычаг сварочного аппарата необходимо сделать подвижным. С этой целью устанавливается пружина между ним и основанием, которое, в свою очередь, соединяется с рычагом посредством дверного навеса. Длина рычага подбирается индивидуально, но, как правило, вполне хватит и 60 см.

Особое внимание следует уделить креплению наконечников к рычагу и основанию, а также выключателю, который будет разрывать цепь первичной обмотки, и, тем самым, включать-выключать сварочный аппарат. Выключатель размещается между рукояткой и основанием, таким образом, чтобы при нажатии на рукоятку происходило его автоматическое включение

Что касается наконечников, к которым будут подсоединяться электроды для точечной сварки, то их, лучше всего делать из кусков медной шины. Для обеспечения надежной фиксации электродов к наконечникам, просто идеальным вариантом, станет болтовое соединение. Кстати, в качестве электродов для самодельного сварочного аппарата, лучше всего использовать медные прутки небольшого диаметра.

Таким образом, можно сделать достаточно простой, но эффективный, нерегулируемый аппарат для точечной сварки из микроволновки. Конечно же, в процессе изготовления, его конструкция может быть подвергнута модернизации или частичному изменению. Здесь все во многом зависит от того, для каких именно целей собирается сварочный аппарат.

Технология выполнения работ

После сборки аппарата, независимо от версии работающей от трансформатора или батареи автомобиля, его нужно испытать. Происходит это в следующей последовательности:

1. На основание устанавливается ряд отработанных аккумуляторов, которые необходимо соединить в блок. Чтобы было удобнее, их можно обмотать скотчем или строительной лентой в ряд таким образом, чтобы они расположились как в готовом изделии.
2. К верхнему краю контакта прикладывается соединяющая пластина. Проверяется точность установки и равномерность распределения по длине, чтобы охватить всю группу элементов.
3. Осуществляется прижим электродами.
4. После этого включается ток и выполняется сварка.
5. Над каждой литиевой батареей следует выполнить несколько точек (обычно две) для более прочной фиксации.
6. Убирается управляющий орган и проверяется надежность приварки. При разовом рывке в руках должна сохраняться целостность конструкции.

В случае АКБ от машины, недостатком является постоянное наличие тока на рабочих электродах. Поэтому требуется внимательность, чтобы не замкнуть их на посторонних предметах или об себя. При работе с таким аппаратом необходимо надеть защитные перчатки.

Самодельный агрегат для точечной сварки поможет самостоятельно отремонтировать элемент питания компьютерной техники или строительного инвентаря. А если сделать это для частной мастерской, вместо покупки магазинного аппарата, то можно значительно повысить чистый доход от работы.