Точково-іскровий зварювальний апарат для ювелірних робіт своїми руками

Нещодавно ремонтував точково-іскровий зварювальний апарат Ding Xing Jewelry Machine і після того, як повернув його господареві, вирішив зібрати собі такий же. Природно, з заміною частини оригінальних комплектуючих на те, що є «в тумбочці».

Принцип роботи апарату досить простий - на конденсаторі C5 (рис.1) накопичується така кількість енергії, що при відкриванні транзистора Q9 її вистачає, щоб в місці зварювання точково розплавити метал.

З трансформатора харчування Tr1 напруга 15 В після випрямлення, фільтрації і стабілізації надходить на ті частини схеми, що відповідають за управління характеристиками зварювального імпульсу (тривалість, ток) і створення високовольтного «підпалює» імпульсу. Напруга 110 В після випрямлення заряджає конденсатор С5, який (при натисканні на педаль) розряджається в точку зварювання через силовий транзистор Q8 і через вторинну обмотку трансформатора Tr2. Цей трансформатор спільно з вузлом на транзисторах Q5 і Q8 створюють на висновках вторинної обмотки високовольтний імпульс, що пробиває повітряний проміжок між зварювальним електродом (вольфрамової голкою, червоний висновок) і зварюються деталями, підключеними до чорного висновку. Це, швидше за все, необхідно для хімічно чистої зварювання ювелірних виробів (вольфрам досить тугоплавкий метал).

Частина схеми на елементах R1, C1, D1, D2, R2, Q1, R3, Q2, K1 і D5 забезпечує короткочасне включення реле К1 на час близько 10 мс, залежне від швидкості заряду конденсатора С1 через резистор R1. Реле через контакти К1.1 подає стабілізоване напруга живлення +12 В на два вузла. Перший, на елементах C8, Q5, R15, R16, Q8, R18, R20 і Tr2 - це вже згаданий генератор високовольтного «підпалює» імпульсу. Другий вузол на R5, C2, R6, D6, D7, R9, C4, R10, Q3, R12, Q4, R13, R14, Q6, R24, Q7, R17, R21, D8, R22, Q9 і R23 - генератор одиночного зварювального імпульсу, регульованого резисторами R6 по тривалості (1 ... 5 мс) і R17 по току. На транзисторі Q3 зібраний, власне, сам генератор імпульсу (принцип роботи як і на включення реле), а транзистори Q6 і Q7 - це складовою емітерний повторювач, навантаженням якого є силовий ключ на транзисторі Q9. Низькоомним резистор R23 - датчик сили зварювального струму, напруга з нього проходить через регульований дільник R22, R17, R14 і відкриває транзистор Q4, який зменшує напругу відкривання вихідного транзистора Q9 і цим обмежує протікає струм. Параметри регулювання струму точно визначити не вдалося, але розрахунковий верхня межа не більше 150 А (визначається внутрішнім опором транзистора Q9, опорами вторинної обмотки Tr2, резистора R23, монтажних провідників і місць пайки).

Польовий транзистор Q8 зібраний з чотирьох IRF630, включених паралельно (в оригінальній схемі варто один IRFP460). Силовий транзистор Q9 складається з десяти FJP13009, також включених «паралельно» (в оригінальній схемі стоять два IGBT транзистора). Схема «запаралелювання» показана на рис.2 і крім транзисторів містить в собі елементи R21, D8, R22 і R23 кожні для свого транзистора (рис.3).

Низькоомні резистори R20 і R23 виконані їх ніхромового дроту діаметром 0,35 мм. На рис.4 і рис.5 показано виготовлення і кріплення резисторів R23.

Друковані плати в форматі програми Sprint-Layout розвів (рис.6 і рис.7), але займатися їх виготовленням за технологією ЛУТ не став, а просто вирізав на фольгированном текстоліті доріжки і «п'ятачки» (видно на рис.8). Розміри друкованих плат 100х110 мм і 153х50 мм. Контактні з'єднання між ними виконані короткими і товстими провідниками.

Трансформатор харчування Tr1 «зроблений» з трьох різних трансформаторів, первинні обмотки яких включені паралельно, а вторинні послідовно для отримання потрібного вихідного напруги.

Сердечник імпульсного трансформатора Tr2 набраний з чотирьох феритових сердечників малих трансформаторів від старих «кінескопів» моніторів. Первинна обмотка намотана проводом ПЕЛ (ПЕВ) діаметром 1 мм і має 4 витка. Вторинна обмотка намотана дротом в ПВХ ізоляції з діаметром жили 0,4 мм. Кількість витків в останньому варіанті намотування - 36, тобто коефіцієнт трансформації дорівнює 9 (в оригінальній схемі застосовувався трансформатор з Ктр. = 11). «Початок-кінець» однією з обмоток треба скоммутіровать так, щоб вихідний негативний імпульс на червоному виведення апарату виникав після закриття польового транзистора Q8. Це можна перевірити дослідним шляхом - при правильному підключенні іскра «потужніше».

Елементи R19, C10 є демпфирующей антирезонансним ланцюжком (снаббер), а таке включення діода D9 забезпечує на червоному виведення зварювального апарату негативну півхвилю високовольтного «підпалює» імпульсу і захищає транзистор Q9 від пробою високою напругою.

Накопичувальний конденсатор С5 складений з 30 електролітичних конденсаторів різної ємності (від 100 до 470 мкФ, 200 В), включених паралельно. Їх загальна ємність - близько 8700 мкФ (в оригінальній схемі застосовані 4 конденсатора по 2200 мкФ). Щоб обмежити зарядний струм конденсаторів, в схемі варто резистор R8 NTC 10D-20. Для контролю струму використовується стрілочний індикатор, підключений до шунт R7.

Апарат був зібраний в комп'ютерному корпусі розмірами 370х380х130 мм. Всі плати і інші елементи закріплені на шматку товстої фанери відповідного розміру. Фото розташування елементів під час налаштування на рис.8. В остаточному варіанті з передньої панелі був прибраний шунт R7 і стрілочний індикатор струму (рис.9). Якщо ж індикатор потрібно ставити в апарат, то опір резистора R7 доведеться підбирати по робочому струму використовуваного індикатора.

Збірку і настройку апарату краще проводити послідовно і поетапно. Спочатку перевіряється робота трансформатора харчування Tr2 разом з випрямлячами D3, D4, конденсаторами С3, С5, С9, стабілізатором VR1 і конденсаторами С6 і С7.

Потім зібрати схему включення реле К1 і підбором ємності конденсатора С1 або опору резистора R1 домогтися сталого спрацювання реле на час близько 10-15 мс при замиканні контактів на педалі.

Після цього можна зібрати вузол високовольтного «підпалює» імпульсу і, піднісши висновки вторинної обмотки один до одного на відстань часток міліметра, перевірить, проскакує між ними іскра під час спрацьовування реле К1. Добре б ще переконатися, що її тривалість лежить в межах 0,3 ... 0,5 мс.

Потім зібрати решту схеми управління (ту, що нижче R9 по рис.1), але до колектора транзистора Q9 підключити не трансформатор Tr2, а резистор опором 5-10 Ом. Другий висновок резистора припаяти до плюсового висновку конденсатора С9. Включити схему і переконатися, що при натисканні педалі на цьому резисторі з'являються імпульси тривалістю від 1 до 5 мс. Щоб перевірити роботу регулювання по струму, потрібно буде або збирати високовольтну частину апарату або, збільшивши опір R23 до декількох Ом, подивитися, чи змінюється тривалість і форма імпульсу струму, що протікає через Q9. Якщо змінюється - це значить, що захист працює.

Можливо, що знадобиться підбір номіналів резистора R9 і конденсатора C4. Справа в тому, що для того, щоб повністю «відкрити» транзистори Q9.1-Q9.10, потрібен чималий струм, який пропускає через себе Q7. Відповідно, рівень напруги живлення на конденсаторі С4 починає «просаджувати», але цього часу повинно вистачати, щоб провести зварювання. Зайве велике збільшення ємності конденсатора C4 може привести до уповільнення появи харчування в вузлі, а відповідно, до затримки по часу зварювального імпульсу щодо «підпалює». Кращим виходом з цієї ситуації є зменшення керуючого струму, тобто заміна десяти транзисторів 13007 на два-три потужних IGBT. Наприклад, IRGPS60B120 (1200 В, 120 А) або IRG4PSC71 (600 В, 85 А). Ну, тоді є сенс і в установці "рідного" транзистора IRFP460 в вузлі, що формує високовольтний «підпалює» імпульс.

Не скажу, що апарат виявився дуже потрібним в господарстві :-), але за минулі три тижні було приварено всього кілька провідників і резисторів до пелюсток електролітичних конденсаторів при виготовлення блоку живлення і зроблено кілька «показових виступів» для допитливих глядачів. У всіх випадках в якості електрода використовувалася мідна оголена міліметрова дріт.

Нещодавно провів "доопрацювання" - замість педалі поставив кнопку на передній панелі і додав індикацію включення апарату (звичайна лампочка розжарювання, підключена до обмотці з відповідним напругою одного з трансформатора).

список радіоелементів

Ага, зрозумів.
Я теж не професіонал в зварювальних справах - можна сказати, вперше зіткнувся.
Як небудь найближчим часом спробую збільшити накопичувальні ємності і напруга - хочу спробувати зварити металеві екрани з міліметрового заліза для трансформаторів. Транзистори в запасі ще є.

На виставці бачив більш професійну версію апарату. З подачею оргона і управлінням очками (затемнювалися на час розряду). Так у нього енергія регулювалася від пари джоулів до 150 і тривалість розряду від 1 до 40 мс. Нормально зварював і нерж 2мм і болти приварюють, а на малій тязі варив листи товщиною на око 0.1.

А на рахунок нагріву, якщо ви вкачали наприклад 20 дж, то зразок нагріється на однакову температуру незалежно від часу впливу.

darkly. зрозуміло, що закон збереження ніхто не відміняв, не погоджуся тільки з часом закачування цієї енергії. Якщо час буде дуже великим, то ми можемо отримати просто гарячу деталь, без точки розплаву. Власне, я не закликав до крайнощів, коли час впливу настільки мало, що метал, просто випаровується. Це ми бачимо при КЗ, коли випарувався метал осідає у вигляді мідного нальоту на оточуючих деталях.
Необхідний баланс, між потужністю, часом і формою струму. Тоді і метал не розбризкується, і деталь сильно не нагрівається.

Хочу сказати дурість. Є конденсатори великої ємності, в авто на акустику, якщо просто напросто використовувати його?

Вони, напевно, на більш низьку напругу? Швидше за все, використовувати можна, але потрібно набрати ємність такого номіналу, щоб накопичена енергія була не менше 100-120 Дж. Darkly вище пише, що в подібних апаратах буває регулювання виділяється під час зварювання енергії до 150 Дж. А значить, в конденсаторах запасається більше в 2-3 рази.
Я спочатку теж хотів зібрати цей сварочник з низьковольтними конденсаторами і з напругою живлення 20. 23 вольта, але не зміг набрати мінімально достатню ємність - 500 000 - 600 000 мкФ. А при 300 000 мкФ можна тільки фольгу варити і дуже тонкий дріт.
Перевіряти, звичайно, треба.

Ще раз поекспериментував з низьковольтними конденсаторами - познімав їх зі всяких приладів і набрав таки ємність більше 600 000 мкФ. Результат поки не дуже хороший. По-перше, знову спалив транзистори (два), а по-друге, схоже, що для того, щоб нормально варити жесть 0,5 мм низькою напругою, треба збільшувати або струм, або час зварювання (про що, в принципі, писав вище darkly). А це і призводить до згорання транзисторів. Схоже, китайські товариші все ж проводили експерименти і те, що вони зробили, є оптимальним варіантом.

На таких сварках потрібен втягуючий електрод.
Електрод ставиться в місце зварювання і при натисканні розряду йде відрив електрода і разряд.І саме розрядом іскри зварюється метал, а не контактом і киснем -як на контактному зварюванні.
Подається напруга і на котушку втягування.
Думаю не важко зробити таку пальник з подачею аргону і втягуванням електрода.

Тоді, напевно, імпульс запалювання не потрібен?

Підпал дуги потрібен - він залишається.
Але крім двох регулювань - часу і сили розряду, потрібна і третя. Без неї це просто баловство з апаратом. Хіба ви не проварена або прожиг з кратером. Зайве підбирати конденсатори або багато або мало - не в них головне.
При торканні електрода йде опитування і видається сигнал готовності (заряд конденсаторів) - і далі при натисненні педалі йде команда на відрив електрода. А ось тут і потрібна третя щабель управління.
Час включення розряду і відриву електрода-дуже взаємопов'язано. Якість проварки - тут.
Розряд не повинен бути при торканні (кз) і при повному відскоку електрода-потрібна регулювання включення розряду з затримкою після початку відскоку електрода. Вся фішка в цьому. Стабільність провару шва саме в установленому відстані відскоку і завжди однаковим ..
І температура дуги теж залежить від відстані електрода і металу. (Там і запис, що не проварена або кратер.) Далі також виставляється час розряду і сила .На дорогих зварювання-програми вбиті по маркам металу і їх доходить до 45. І основні з них це саме відстань відскоку електрода і спрацьовування розряду, а сила і час це різна товщина матеріалу.
Зацікавлений вашими розробками і ставленням до роботи. Можемо в лс обговорити взаємне співробітництво. Якщо звичайно є бажання.

Добридень! Хто ще займається темою зварювання за китайським апарату? Я намагаюся зібрати такий апарат навіть маю не робітник апарат китайський із застосуванням аргону але ніяк не можу добитися регулювання зварювального струму горять транзистори. Як доопрацювати схему управління транзистором Q9! Мені дуже потрібен такий апарат у кого є якісь ідеї і напрацювання?

Намагаюся розібратися чому горить транзистор. До речі поставив симистор замість транзистора працює, але струм природно не регулюється і не виходить синхронізувати підпалює імпульс зі зварювальним. І звичайно симистором не виходить змінити тривалість імпульсу. А здорово було б тиристор навіть не гріється.

Так! цей зварювальний паровоз вельми поважно! Але чи потрібен він, якщо проблему зварювання (будь-який, в тому числі точкової) можна вирішити значно простіше. Я зробив апарат який задовольняє "всім вимогам * (спеціаоістов -сварщик).
Звичайний зварювальний апарат з потужним випрямлячем, який варить від дріб'язку до 5-мм стрижнем. Ідея полягає в простоті. регулювання напруги здійснюється в ланцюзі первинної обмотки і регуліровангію у вторинному ланцюзі (тут два потужних діода і два потужних тиристора з ланцюгами їх управління) Зварювальний струм регулюється в ШИРОКИХ МЕЖАХ. Але родзинка схеми полягає в тому, що первинна (від мережі) обмотка трансформатора підключається до мережі 220вольт звичайним пускателем. А ось час тривалості зварювання визначається часом утримання цього пускача (у включеному стані), що підключає мережу 220 вольт. А тим часом - регульоване. Для цього треба набрати батарею конденсаторів різної ємності (електролітичних) і заряджати їх від мережі 220вольт через випрямний місток. Заряджається тільки один конденсатор, а потім перемикачем цей заряджений конденсатор підключається до обмотки пускача. Таким чином, підбираючи ємність конденсатора ми підбираємо ЧАС (тривалість) підключення зварювального апарату до мережі. Виходить точкове зварювання проста і ефективна з регулюванням часу точкового зварювання і струмом зварювання Таким апаратом зручно проводити зварювальні роботи безпосередньо на автомобілях. а також виконувати зварювальні роботи в художніх салонах. І не треба городити китайський паровоз!