Контактная сварка и устройство для сварки

Не буду объяснять, для чего и кому может пригодиться этот прибор. Лаборанты используют его, в основном, для приварки плоских выводов к «часовым» герметичным элементам Вольта и прочим аккумуляторам.

Изучение устройства «других» приборов аналогичного назначения показало главный их недостаток – нестабильность параметров сварочного тока. Ещё более подробный анализ показал, что для большинства применений достаточно времени сварки от 10 до 100 мСек.

В большинстве любительских конструкций это время задаётся с помощью конденсатора(ов) определённой эмпирическим путём ёмкости и заряженного до определённого тем же путём напряжения. В процессе сварки конденсатор разряжается в управляющую цепь силовой части сварочного аппарата. Недостатком такого способа установки времени сварки является: а) принципиально неточная установка времени сварки; б) несоответствие начала и окончания сварочного тока «нулю» сетевого напряжения. Казалось бы: применяя в цепи управления оптроны с контролем «перехода через ноль» последняя проблема решается. Однако это не совсем так – усугубляется первая проблема – можно «потерять» один полупериод сварочного тока или «найти» лишний. При сварке тонких листовых металлов это серьёзная проблема.

Поэтому, было решено создать узел управления сварочным током со следующими свойствами: 1) начало и окончание сварочного процесса при переходе сварочного тока через ноль; 2) управляемое время сварки; 3) блокировка сварочного узла для предотвращения повторной сварки при случайном удержании управляющего ключа (кнопки, педали и т.п.).

Схема.

Для уменьшения количества радиодеталей в узле управления было решено использовать микроконтроллер AtMega8 фирмы ATMEL. Во-первых, у этого «камня» достаточное количество выводов. Во-вторых, он имеет встроенный RC-генератор, что позволяет обходиться без внешних элементов задающего генератора.

Переключатель (на 10 положений) «Time» устанавливает длительность сварочного тока от 10 мСек (показанное на схеме положение) до 100 мСек с дискретностью 10 мСек. Переключатель «Power» устанавливает силу сварочного тока. Внимание! Контакты этого переключателя должны быть расчитаны на ток не менее 20А. Трансформатор, питающий узел управления, любой обеспечивающий выходное напряжение 9-12 вольт при токе 100мА.

Сварочный трансформатор.

Его параметры зависят от максимальной толщины свариваемых деталей. Для листовых металлов толщиной до 0,3мм достаточно трансформатора с габаритной мощностью 400Вт. Первичная (сетевая) обмотка расчитывается по обычной методике для силовых трансформаторов. Вторичная (сварочная) обмотка должна иметь сечение «по меди» не менее 20мм2. Напряжение холостого хода вторичной обмотки – 7-10 вольт.

Сварочные электроды.

Для приведённых толщин свариваемых листовых металлов можно применить медные электроды диаметром 6-8мм (жало от паяльника), заточенные под углом 20-30 гр. Электроды должны иметь закруглённое «остриё», радиусом 1,5-2мм.

Соединительные силовые провода должны иметь сечение не менее 10мм2 при длине не более 50см.

Процесс сварки.

Свариваемые детали устанавливаются в нужное положение и фиксируются путём прижимания их друг к другу сварочными электродами. При приварке «с одной стороны» (как в случае с батарейками) расстояние между электродами должно составлять 2-3мм при усилии прижима электродов 15-20 кГс. Затем нажимается кнопка «Start».

Устройство управления выдаст импульс, отпирающий силовой тиристор, заданной длительности. Подача следующего импульса возможна при выполнении двух условий: 1) кнопка «Stаrt» была отпущена; 2) после предыдущего цикла сварки прошло более 1-й секунды. Т.е. непрерывное удержание кнопки «Stаrt» не приводит к повтору цикла сварки.

Внимание! Работать в защитных очках! Свариваемые детали должны располагаться на негорючей поверхности! Соблюдайте правила техники безопасности при работе с электроустановками с напряжением до 1000 вольт.

Для сварки материалов большей толщины необходим силовой трансформатор более высокой мощности. Так для сварки двух стальных листов толщиной 1,5мм необходим трансформатор с габаритной мощностью не менее 2кВт и сечением вторичной обмотки не менее 200мм2. Кроме того, усилие сжатия сварочных электродов составит около 300кГ при площади сварного шва около 10мм2.

Для сварки материалов на основе меди нужны стальные сварочные электроды.

Для сварки тонких (до 0,3мм) листовых металлов длительность сварочного импульса находится в пределах 10-40 мСек (для герметичных «часовых» элементов 10-20мСек).

Прошивка микроконтроллера здесь welding.hex. Те, кто не знаком со способами прошивки микроконтроллеров серии AtMega от ATMEL, могут бесплатно получить информацию на специализированных любительских и профессиональных сайтах. Например здесь - http://spiprog.chat.ru.

Важный момент. Для корректной работы устройства, при прошивке микроконтроллера, в установках FuseBits необходимо разрешить работу микроконтроллера от встроенного RC-генератора с частотой 1МГц!

Евгений Бабиченко
г. Одесса
19 июля 2005г.
Оригинал статьи: http://www.sky.od.ua/~eugeny/welding.htm