Для создания прочных металлических соединений сплавов, разнородных и однородных материалов на уровне межатомных связей используется контактная сварка. Во время этого процесса электрический ток нагревает металл до появления пластической деформации, а само соединение происходит за счет дополнительного прижимания частей друг к другу. Одним из вариантов точечной сварки является конденсаторная. Главным отличием этого процесса от других является способ накопления энергии для расплавления металла. Конденсаторная сварка проводится с применением предварительно запасенной на конденсаторах энергии.

Основными частями оборудования будут один или несколько конденсаторов, которые накапливают заряд за счет поступления из источника постоянного напряжения. При достижении определенного уровня заряда электроды с конденсаторов подключают к точкам сварки. Электрический ток обеспечивает быстрое и сильное нагревание поверхности, приводящее к расплавлению металла и образованию точеного сварочного шва. Обычно каждый разряд конденсатора длится всего лишь 1-3 миллисекунды, за счет этого нагрев вне самой зоны практически не происходит.

Применение конденсаторной сварки

Современные автоматические производства способны обеспечить создание до 600 разрядов аккумулятора и точек соединения в минуту с четким соблюдением качественных характеристик сварки и повторяемости всех манипуляций. При этом для работы оборудования не требуются расходники в виде электродов (как для инверторной сварки) или сварочной проволоки (как для аргонодуговой сварки). Кроме того, для проведения работ не нужна охлаждающая жидкость.

С помощью конденсаторной сварки в радиоэлектронике можно соединять детали, которые бояться перегрева и не могут быть скреплены обычными флюсами. Этот вид сварки можно использовать для микроскопических элементов.

Конденсаторная сварка особенно востребована в кузовном ремонте автомобилей. Разряд не деформирует стенки деталей и не прожигает их, поэтому необходимость в рихтовке отпадает.

На заметку. Этот вид сварки используют для ремонта и создания ювелирных изделий, в производстве часов, кино,- и фототехнике.

У конденсаторной сварки есть определенные недостатки, основным из которых является импульсная нагрузка. Эта нагрузка возникает в сети при быстром разряде конденсаторов. Такие импульсы создают помехи и могут привести к выходу из строя всего оборудования.

Виды сварки

Разряд от конденсаторов можно сразу пустить на место сварки или сделать это через вторичную обмотку конденсатора. В первом случае сварка будет называться бестрансформаторной, а во втором – трансформаторной. Первый вариант используется для стыковки, а последний вариант – при создании швов и в точечных работах.

При ударно-конденсаторной сварке детали соединяются во время удара конденсатора через токосъемные контакты, причем в некоторых случаях этими контактами могут быть сами детали.

Рассмотрим, как происходит этот процесс при приваре шпилек, которые одновременно будут исполнять роль токосъемных контактов. Сначала необходимо обеспечить касание конца метиза и поверхности, с которой он должен быть соединен. Затем через метиз в район сварки подается разряд конденсатора. В результате этого образуется микродуга, и температура значительно повышается. Место контакта шпильки и поверхности детали расплавляется. С помощью давления метиз погружается в расплавленный слой. Затем сплав остывает и одновременно укрепляется, а метиз приваривается.

При трансформаторной сварке конденсатор после заряда подключается к понижающему трансформатору по первичной обмотке. На вторичной обмотке возникает потенциал, который меньше входящего импульса. Далее идет разряд, конденсатор опять начинает заряжаться, и энергия идет по первичной обмотке трансформатора. Затем весь процесс повторяется. Эта технология позволяет делать точные сварные швы путем проведения нескольких циклов операций до 5 разрядов за секунду.

Для бытовых аппаратов обычно используется трансформаторная сварка, потому что бестрансформаторное оборудование более громоздкое. Только одна батарея из конденсаторов должна иметь емкость около 100 тысяч микрофарад. Можно использовать для этих целей ионистор – это суперконденсатор, по размерам соизмеримый с обычным электролитическим, но с намного большей емкостью. Однако использование ионистора приводит к значительному удорожанию оборудования. Поэтому вариант с трансформаторной сваркой более предпочтителен.

В современном оборудовании мощность и частота разрядов конденсаторов регулируется через PIC-контроллеры. Всеми манипуляциями управляют через компьютер, а большинство процессов автоматизировано. Для работы на таком оборудовании нужно не только полностью прочитать описание, но и пройти курсы по обучению.

Самодельная конденсаторная сварка

Существуют разные варианты для создания самодельных сварочных аппаратов. Простая точечная сварка своими руками может быть проведена с использованием споттера – прибора, используемого при кузовном ремонте автомобиля. По виду это оборудование представляет собой силовой блок, к которому прикреплены с помощью гибкого шланга электроды или сварочный пистолет.

Для того чтобы собрать такой сварочный аппарат, потребуются:

1. Трансформатор 5-20 Вт на 220 В с входным напряжением 5В – 1 штука;
2. Трансформатор не менее 1000 Вт – 1 штука;
3. Выпрямительные диоды с прямым током до 300 мА – 4 штуки;
4. Электроды (если есть, то можно взять сварочный пистолет);
5. Тиристор КУ 202 или Т142-80-16 (на схеме устаревший вариант ПТЛ-50) – 1 штука;
6. Электролитический конденсатор 1000,0 х25 В – 1 штука;
7. Медный провод с сечением от 35мм2 – минимум 1 метр.

Также необходимы предохранители и переключатели, а при желании и корпус.

Обратите внимание! В данной схеме можно использовать трансформатор от микроволновой печи, но этот прибор необходимо переделать путем удаления магнитных шунтов и вторичной обмотки. Далее следует на месте вторичной обмотки сделать несколько витков медного провода. Затем, меняя количество витков, нужно отрегулировать работу прибора.

Как происходит конденсаторная сварка своими руками? В конструкции споттера можно выделить 2 основных узла:

1. реле с тиристором V9;
2. сварочный трансформатор Т2.

Подключение обмотки идет через диодный мост V5-V8, в который диагонально подключено электронное реле. Во время работы в положении «Включено» у выключателя S1 напряжение от источника питания идет на первичную обмотку трансформатора Т1. За счет этого конденсатор заряжается. При этом у трансформатора Т2 обмотка обесточена, а тиристор V9 закрыт. При нажатии на кнопку S3 заряд от конденсатора через переменные резистор R1 поступает к управляющему электроду тиристора V9. Ток отрывает тиристор, напряжение идет через первичную обмотку трансформатора Т2, во вторичной обмотке возникает мощный импульс длительностью примерно в 0,1 секунды. По окончании разряда конденсатора С1 система приходит в первоначальное состояние.

Внимание! Во время разряда ток составляет 350-500 А. Использовать самодельный споттер надо с особой осторожностью.

Данный аппарат можно использовать для небольших сварочных работ, соединить с его помощью арматуру или трубы не получится.

Видео

Существует множество технологий сварки различных материалов и среди них - конденсаторная сварка. Технология известна с 30-х годов прошлого века и представляет разновидность . Соединение металлов происходит во время расплавления в местах короткого замыкания электрического тока за счет приложенной энергии разряда заряженных конденсаторов большой емкости. Процесс занимает 1-3 миллисекунды.

Основа аппарата - конденсатор или блок конденсаторов, которые заряжаются источником питания постоянного напряжения. Электроды конденсаторов после достижения необходимого уровня энергии в процессе заряда подключаются к точкам сварки. Ток, текущий во время разряда между свариваемыми деталями, вызывает нагревание поверхностей до такой степени, что металл расплавляется и образовывается качественный .

Несмотря на ряд преимуществ, конденсаторная сварка имеет ряд ограничений, не позволяющих использовать ее повсеместно. Среди них:

Несмотря на некоторые недостатки, метод соединения металлов получил широкое применение в промышленности и в быту.

Типы сварочных конденсаторных аппаратов

Существует две разновидности аппаратов конденсаторной сварки - с разрядом накопителей энергии непосредственно на свариваемых поверхностях и с разрядом от вторичной обмотки трансформатора. Первый, бестрансформаторный способ, чаще используется в ударно-конденсаторной сварке. Второй способ, трансформаторный, применяется для создания качественного шва.

Ударно-конденсаторная аппаратура сваривает детали во время удара одного из электродов по детали. Во время удара детали поверхности плотно прижимаются друг к другу. Происходит разряд конденсатора, образующий микродугу, которая нагревает поверхности до температуры плавления металлов. Детали прочно соединяются.

В трансформаторном способе сварки конденсатор после заряда подключается к первичной обмотке понижающего трансформатора. На вторичной обмотке появляется потенциал, в несколько раз меньшей амплитуды входящего импульса. Во время разряда происходит сваривания деталей, конденсатор вновь заряжается и снова отдает энергию первичной обмотке трансформатора. Это позволяет производить длительные серии с частотой до 5 разрядов в секунду, которые создают прочные и точные сварочные швы.

Специфика применения

Конденсаторная сварка - экономичный процесс, поэтому ее удобно использовать в домашних условиях с однофазной сетью небольшой мощности. Промышленность выпускает бытовые сварочники мощностью 100-400 ватт, которые предназначены для домашнего использования или в небольших частных мастерских.

Особую популярность конденсаторная сварка получила в цехах ремонта кузовов автомобилей. В отличие от дуговой сварки, конденсаторная не прожигает и не деформирует тонкие стенки листов кузовных деталей. Отпадает необходимость в дополнительной рихтовке.

Также конденсаторная сварка используется в радиоэлектронике для сваривания изделий, которые не паяются при помощи обычных флюсов или выходят из строя от перегрева.

Аппараты конденсаторной сварки используют ювелиры для изготовления или ремонта ювелирных изделий.

В промышленности точечное соединение используется для:

• приваривания болтов, крючков, гаек, шпилек и других метизов к поверхностям;
• соединения между собой разных металлов, в том числе цветных;
• сварки деталей часов, фото и кинотехники;
• изготовления оптических и световых приборов;
• сборки электронной аппаратуры
• и др.

Конденсаторную сварку используют для соединения микроскопических деталей, которые невозможно сваривать дуговым методом.

Конденсаторный аппарат своими руками

Сварочный аппарат конденсаторного типа можно изготовить самостоятельно и использовать его в домашних целях. Для этого понадобятся

• трансформатор на 220 вольт мощностью 5-20 Вт с выходным напряжением 5В;
• четыре выпрямительных диода с прямым током не менее 300мА (например, Д226б);
• тиристор ПТЛ-50, современная замена Т142-80-16, КУ 202 или подобные;
• электролитический конденсатор 1000,0 х25 В;
• переменный резистор 100 Ом;
• трансформатор мощностью не менее 1000 Вт (подходит от микроволновок);
• электроды или сварочный пистолет (разные конструкции описаны на страницах интернет многократно);
• медный провод сечением не менее 35 мм.кв. - 1 метр.
• переключатели, предохранители, корпус на усмотрение.

Если монтаж выполнен по схеме без ошибок и детали исправны, то проблем с работоспособностью устройства не возникнет.

Есть единственная проблема - выходной трансформатор. Если вы действительно решили воспользоваться трансформатором от микроволновки, а его можно купить дешево на рынках пользованных деталей, то приготовьтесь, что его необходимо переделать.

Необходимо удалить магнитные шунты и вторичную обмотку и намотать на освободившееся место 2-5 витков вторичной обмотки толстым медным проводом. В процессе настройки количество витков, возможно, придется изменить. Оптимальным считается, что выходное напряжение должно колебаться в пределах 2-7 вольт, но эта величина также зависит от длительности сварочного импульса, толщины свариваемых материалов. Не нужно бояться экспериментировать, выбирая разные режимы переменным резистором и изменяя количество витков. Но не пытайтесь добиться от аппарата того, что может делать обычный дуговой процесс. Варить водопроводные трубы и арматуру не получится, этот прибор для других целей.

Аппараты для бестрансформаторного типа ненамного сложнее, но они более громоздки. Потребуется набор конденсаторов общей емкостью около 100 000 микрофарад. Это приличная по весу и размеру батарея. Ее можно заменить компактным ионистором, но прибор не из дешевых. Кроме того, электролитические конденсаторы не долговечны. Поэтому портативные и бытовые конденсаторные аппараты точечной сварки обычно изготавливаются по трансформаторной схеме.

Современные аппараты изготавливаются несколько по другим технологиям. Частота и мощность разряда регулируется PIC-контроллерами, существует возможность автоматизации процессов, управления через интерфейс компьютера или монитора. Но физические процессы сварки не изменились. Собрав однажды простейший агрегат, вы сможете впоследствии добавить в него элементы компьютерного управления, автоматизации производства и контроля.

Если эта тема вам близка и вы готовы дополнить ее или оспорить, поделится своим мнением, рассказывайте, выкладывайте описания ваших решений в блоке комментариев.

Конденсаторная сварка – это технология создания бесшовного соединения металлических изделий. Соединения осуществляется за счет кратковременных импульсов электрической энергии.

Расплавленный металл и присадочный материал перемешиваются, после застывания образуется сварочный шов. В процессе выполнения работ сварщик подвергаются интенсивному воздействию ультрафиолета, который оказывает негативное влияние на организм человека.

В отличие от данного метода, конденсаторная сварка не вредит здоровью , поэтому для выполнения работ не требуется минимальный комплект средств индивидуальной защиты. Благодаря точности устройств, после соединения элементов на поверхности практически не остаются следы. Рациональное использование энергии позволяет сэкономить электричество.

Современная наука не располагает возможностями для создания массивных аппаратов, поэтому в настоящее время конденсаторная точечная сварка используется для соединения компактных элементов.

Принцип точечного способа

Технологический процесс соединения выглядит следующим образом:

1. Две заготовки соединяют двумя проводниками, для создания замкнутой цепи.
2. Конденсаторы накапливают необходимое количество энергии от питающей сети.
3. На проводники поступает кратковременный заряд, под действием которого контактная область плавится, образуя соединения.

Метод позволяет соединить изделия, которые отличаются по типу металла. Однако толщина одного из элементов не должна превышать 0,15 см.

Выполнение работ не требует применения каких-либо расходных материалов. Зона расплава состоит исключительно из сплава заготовок.

Требования

Для получения качественного результата необходимо соблюдать следующие требования:

1. Длительность рабочего цикла не превышает 3 мс.
2. Конденсаторы получают рабочий уровень энергии за короткий промежуток времени.
3. В качестве предварительной подготовки выполняют очистку от загрязнений и обезжиривание поверхности.
4. На роль лучше всего подойдут медные стрежни. Их толщина быть в три раза больше, чем самое тонкое место заготовки.
5. В момент контакта соединяемые элементы должны быть плотно прижаты друг к другу. После разряда необходим небольшой промежуток времени, для кристаллизации соединения, поэтому электроды отсоединяют с небольшой задержкой.

Разновидности

Различают несколько технологических приемов для выполнения конденсаторной контактной сварки. Рассмотрим их подробнее.

Точечная

Метод предназначен для соединения изделий с разными габаритами, например тонкой проволоки и листа металла . Соединение выполняется за счет короткого импульса тока, накопленного в конденсаторах. Широко применяется в электротехнической промышленности.

Роликовая

В данном случае шов состоит из множества точечных соединений перекрывающих друг друга . Они обеспечивают полную герметичность. Сварку выполняют специальными электродами, непрерывно вращающимися вокруг своей оси. Основная сфера использования – производство приборов преобразования электромагнитной энергии.

Стыковая

Свое название получила благодаря возможности выполнять сварку проводов малого сечения стык в стык. Выполняется методом оплавления или сопротивления . В первом случае перед соприкосновением концы деталей оплавляются, под действием электрической дуги. Затем приступают к сварке. Во втором случае все действия выполняются в момент соприкосновения заготовок.

Преимущества и недостатки

К достоинствам аппаратов относят:

• производительность работ;
• возможно применение в промышленных и бытовых целях;
• низкое энергопотребление;
• простая конструкция;
• длительный период эксплуатации;
• точечное воздействие позволяет выполнить соединения без тепловой деформации изделия;
• не требуется применение расходных материалов;
• малые размеры позволяют свободно перемещать устройство самостоятельно.

Конденсаторы в сварочных аппаратах, функционирующих по прочим технологиям, также играют важную роль. Например, алюминиевые электролитические конденсаторы в инверторах и полуавтоматических аппаратах они отвечают за повышение уровня напряжения, а также сглаживают возможные пульсации.

Недостатков всего два:

1. Малая мощность не позволяет соединять заготовки большого сечения.
2. Эксплуатация аппарата вызывает помехи, которые нарушают функционирование рабочей сети.

Cвоими руками: схема простейшего прибора

Помимо работ промышленного назначения, точечную сварку часто используют в быту . Аппарат заводского производства стоит довольно дорого. На просторах интернета можно найти множества чертежей для самостоятельной сборки различного направления деятельности. Например, конденсаторная сварка для аккумулятора своими руками изготавливается из дипольной катушки и трансформатора с контактными триодами.

Рассмотрим схему и описание конденсаторной сварки своими руками, в которой для передачи импульсов используется трансформатор.

Схема устройства имеет следующий вид:

Для сборки понадобится:

1. Конденсатор емкостью 1000 мкФ. Для накопления заряда.
2. Ферритовый сердечник с Ш-образными пластинами для изготовления трансформатора.
3. Медная проволока сечением 0,8 мм. Для первичной обмотки будет достаточно 3 витков.
4. Медная шина. Будет использована для изготовления вторичной обмотки, которая должна насчитывать 10 витков.
5. Тиристор типа КУ-202М. Для управления коммутацией напряжением.

Такой прибор будет с легкость справляться с элементами, толщиной до 0,5 мм.

Схема и описание более мощного устройства

Схема устройства для точечной сварки на конденсаторах, способной работать с изделиями большей толщины, имеет следующий вид:

Основу аппарата составляют 6 конденсаторов на 10000 мкФ, соединенные в единую батарею . В данном случае, в качестве ключей были использованы два тиристора 70TPS12, подключенные параллельно. Зарядка конденсаторов осуществляется с помощью повышающего преобразователя. Сопротивление резистора составляет 130 Ом.

Для визуального контроля над уровнем заряда имеется блок светового индикатора с 3 делениями.

Расчетная сила тока составляет 2000 А, а величина напряжения – 32 В.

Единственный недостаток данной модели – продолжительность зарядки конденсаторов, которая составляет 45 секунд.

Собранный аппарат не сможет приварить шпильку большого диаметра, однако вполне справится с проводом, сечением до 5 мм.

Обращаем внимание, что промышленные образцы изготовлены с соблюдением ГОСТов, регулирующих данную отрасль промышленности. В случае самостоятельных изобретений вся ответственность за возможные последствия ложится на конструктора .

Устройство контактного блока

Механизм для фиксации и перемещения электродов по рабочей плоскости называется контактным блоком . Примитивная конструкция подразумевает ручную регулировку контактов. В продвинутых моделях за надежность крепления отвечает блок из метизов.

В этом случае нижний стержень фиксируется в неподвижном положении. Его длина должна быть в диапазоне 10-20 мм, а сечение – не менее 8 мм.

Второй стержень крепят на подвижную площадку. Для регулировки давления устанавливают простейшие винты.

Для обеспечения безопасности следует о наличии надежной изоляции между площадкой и основанием энергетического блока.

Порядок проведения работ

Рабочий процесс можно условно разделить на три этапа:

1. Подготовка . Рабочая поверхность должна быть тщательно очищена от коррозии и масляных пятен.
2. Рабочий цикл . Изделия стыкуют в нужно положении. После этого к ним подводят электроды. Заряд подается после нажатия пусковой кнопки.
3. Изменение положения детали . В случае необходимости, изделие перемещают для нового точечного воздействия.

Применение готовых аппаратов

Для конденсаторных сварочных аппаратов нашлось множество применений:

1. Автомобилестроение . Элементы кузова соединяют только посредством точечной сварки.
2. Авиастроение . Данная отрасль отличается особыми требованиями к точности проведения работ.
3. Приборостроение . Для соединения миниатюрных элементов, которые не должны подвергаться деформации.
4. Строительство . С помощью данной технологии выполняют соединение тонколистовых металлов.
5. Домашние работы . Приборы помогают в ремонте бытовой техники.

Заключение

Аппарат для конденсаторной сварки – это отличное устройство, способное соединять изделия, обладающие разной структурой. Его главные достоинства – простота и надежность при малых габаритах. В случае необходимости можно изготовить простой аппарат для бытовых нужд.

Инженер-электрик 1 категории Калязин Артем Витальевич, опыт работ – 15 лет: « Дома я занимаюсь самостоятельным ремонтом всей бытовой техники, за редким исключением. Буквально неделю назад в руки попала мертвая литий-ионная батарея от телефона. С помощью подручных материалов я решил сделать маленький сварочных аппарат на конденсаторах. От составления схемы до завершения работ прошло ровно 6 часов. Работоспособность порадовала – провода сечением 3 мм соединят легко. Тиристоры и конденсаторы были под рукой, но если бы пришлось покупать все в магазине, то затраты не превысили 500-600 рублей ».

Алюминиевые электролитические конденсаторы – один из главных элементов, обеспечивающих стабильность работы высокочастотных инверторов сварочных аппаратов. Надежные высококачественные конденсаторы для этого вида применения производят компании , .

В первых устройствах, использовавших метод электродуговой сварки, применялись регулируемые трансформаторы переменного тока. Трансформаторные сварочные аппараты наиболее популярны и применяются по сей день. Они надежны, просты в обслуживании, однако имеют ряд недостатков: большой вес, высокое содержание цветных металлов в обмотках трансформатора, малую степень автоматизации процесса сварки. Преодолеть эти недостатки возможно при переходе на более высокие частоты тока и уменьшении размеров выходного трансформатора. Идея уменьшить размер трансформатора за счет перехода от частоты электросети 50 Гц на более высокую родилась еще в 40-е годы XX века. Тогда это делали с помощью электромагнитных преобразователей-вибраторов. В 1950 году для этих целей стали использовать электронные лампы – тиратроны. Однако в сварочной технике использовать их было нежелательно по причине низкого КПД и невысокой надежности. Широкое внедрение полупроводниковых приборов в начале 60-х годов привело к активному развитию сварочных инверторов, сперва – на тиристорной основе, а затем – на транзисторной. Разработанные в начале XXI века биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT-транзисторы) дали новый импульс развитию инверторных аппаратов. Они могут работать на ультразвуковых частотах, что позволяет значительно уменьшить размеры трансформатора и массу аппарата в целом.

Упрощенно структурную схему инвертора можно представить из трех блоков (рисунок 1). На входе стоит бестрансформаторный выпрямитель с параллельно подключенной емкостью, позволяющей поднять напряжение постоянного тока до 300 В. Инверторный блок производит преобразование постоянного тока в переменный высокочастотный. Частота преобразования доходит до десятков килогерц. В состав блока входит высокочастотный импульсный трансформатор, в котором происходит понижение напряжения. Данный блок может изготавливаться в двух вариантах – с использованием однотактных или двухтактных импульсов. В обоих случаях транзисторный блок работает в ключевом режиме с возможностью регулировки времени включения, что позволяет регулировать ток нагрузки. Выходной выпрямительный блок преобразует переменный ток после инвертора в постоянный ток сварки .

Принцип работы сварочного инвертора заключается в поэтапном преобразовании сетевого напряжения. Вначале сетевое переменное напряжение повышается и выпрямляется в предварительном блоке выпрямления. Постоянное напряжение питает высокочастотный генератор на IGBT-транзисторах в инверторном блоке. Высокочастотное переменное напряжение преобразовывается в более низкое с помощью трансформатора и подается на выходной выпрямительный блок. С выхода выпрямителя ток уже можно подавать на сварочный электрод. Ток электрода регулируется схемотехнически путем контроля глубины отрицательной обратной связи. С развитием микропроцессорной техники начали производство инверторных полуавтоматов, способных самостоятельно выбирать режим работы и осуществлять такие функции как «антизалипание», высокочастотное возбуждение дуги, удержание дуги и другие.

Алюминиевые электролитические конденсаторы в сварочных инверторах

Основные компонентные составляющие сварочных инверторов – это полупроводниковые компоненты, понижающий трансформатор и конденсаторы. Сегодня качество полупроводниковых компонентов столь высоко, что при правильной их эксплуатации проблем не возникает. Ввиду того, что устройство работает на высоких частотах и достаточно больших токах, особое внимание следует уделить стабильности работы аппарата – от нее напрямую зависит качество производимых сварочных работ. Наиболее критичными компонентами в данном контексте являются электролитические конденсаторы, от качества которых сильно зависит надежность аппарата и уровень вносимых в электрическую сеть помех.

Наиболее распространенными являются алюминиевые электролитические конденсаторы. Они лучше всего подходят для использования в первичном источнике сетевого ИП. Электролитические конденсаторы имеют высокую емкость, большое номинальное напряжение, малые габариты, и способны работать на звуковых частотах. Такие характеристики относятся к несомненным достоинствам алюминиевых электролитов.

Все алюминиевые электролитические конденсаторы представляют собой последовательно наложенные слои алюминиевой фольги (анод конденсатора), бумажной прокладки, еще одного слоя алюминиевой фольги (катод конденсатора) и еще одного слоя бумаги. Все это сворачивается в рулон и помещается в герметичный контейнер. От анодного и катодного слоев выводятся проводники для включения в цепь. Также алюминиевые слои дополнительно протравливают с целью увеличения площади их поверхности и, соответственно, емкости конденсатора. При этом емкость высоковольтных конденсаторов возрастает примерно в 20 раз, а низковольтных – в 100. Помимо этого вся данная конструкция обрабатывается химическими веществами для достижения требуемых параметров.

Электролитические конденсаторы имеют достаточно непростую структуру, что обуславливает сложность их изготовления и эксплуатации. Характеристики конденсаторов могут сильно меняться при разных режимах работы и климатических условиях эксплуатации. С ростом частоты и температуры снижается емкость конденсатора и ЭПС. При снижении температуры емкость также падает, а ЭПС может возрастать до 100 раз, что, в свою очередь, снижает предельно допустимый ток пульсаций конденсатора. Надежность импульсных и входных сетевых фильтрующих конденсаторов, в первую очередь, зависит от их предельно допустимого тока пульсаций. Протекающие токи пульсаций способны разогревать конденсатор, что служит причиной его раннего выхода из строя.

В инверторах основные назначения электролитических конденсаторов – повышение напряжения во входном выпрямителе и сглаживание возможных пульсаций.

Значительные проблемы в работе инверторов создают большие токи через транзисторы, высокие требования к форме управляющих импульсов, что подразумевает использование мощных драйверов для управления силовыми ключами, высокие требования к монтажу силовых цепей, большие импульсные токи. Все это в значительной степени зависит от добротности конденсаторов входного фильтра, поэтому для инверторных сварочных аппаратов нужно особо тщательно подбирать параметры электролитических конденсаторов. Таким образом, в предварительном блоке выпрямления сварочного инвертора наиболее критичным элементом является фильтрующий электролитический конденсатор, установленный после диодного моста. Рекомендовано устанавливать конденсатор в непосредственной близости к IGBT и диодам, что позволяет устранить влияние индуктивности проводов, соединяющих устройство с источником питания, на работу инвертора. Также установка конденсаторов рядом с потребителями уменьшает внутреннее сопротивление переменному току источника питания, что предотвращает возбуждение усилительных каскадов.

Обычно фильтрующий конденсатор в двухполупериодных преобразователях выбирают таким, чтобы пульсации выпрямленного напряжения не превышали 5…10 В. Следует также учитывать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220 В пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310 В постоянного напряжения. Обычно же рабочее напряжение в сети ограничивается отметкой в 250 В, следовательно, на выходе фильтра напряжение будет 350 В. В редких случаях сетевое напряжение может подниматься еще выше, поэтому конденсаторы следует выбирать на рабочее напряжение не менее 400 В. Конденсаторы могут иметь дополнительный нагрев благодаря большим рабочим токам. Рекомендованный верхний диапазон температур – не менее 85…105°C. Входные конденсаторы для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения выбирают емкостью 470…2500 мкФ в зависимости от мощности аппарата. При неизменяемом зазоре в резонансном дросселе увеличение емкости входного конденсатора пропорционально увеличивает мощность, отдаваемую в дугу.

В продаже есть емкости, к примеру, на 1500 и 2200 мкФ, но, как правило, вместо одного используют батарею конденсаторов – несколько компонентов одинаковой емкости, включенных параллельно. Благодаря параллельному включению уменьшаются внутренние сопротивление и индуктивность, что улучшает фильтрацию напряжения. Также в начале заряда через конденсаторы протекает очень большой зарядный ток, близкий к току короткого замыкания. Параллельное включение позволяет уменьшить ток, протекающий через каждый конденсатор в отдельности, что увеличивает срок эксплуатации.

Выбор электролитов от Hitachi, Samwha, Yageo

На рынке электроники сегодня можно найти большое количество подходящих конденсаторов от известных и малоизвестных производителей. При выборе оборудования не следует забывать, что при схожих параметрах конденсаторы очень сильно отличаются качеством и надежностью. Наиболее хорошо себя зарекомендовала продукция от таких всемирно известных производителей высококачественных алюминиевых конденсаторов, как , и . Компании активно разрабатывают новые технологии производства конденсаторов, поэтому их продукция обладает лучшими характеристиками по сравнению с продукцией конкурентов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы выпускаются в нескольких форм-факторах:

• для монтажа на печатную плату;
• с усиленными выводами-защелками (Snap-In);
• с болтовыми выводами (Screw Terminal).

В таблицах 1, 2 и 3 представлены серии вышеуказанных производителей, наиболее оптимальные для использования в предварительном блоке выпрямления, а их внешний вид показан на рисунках 2, 3 и 4 соответственно. Приведенные серии имеют максимальный срок службы (в рамках семейства конкретного производителя) и расширенный температурный диапазон.

Таблица 1. Электролитические конденсаторы производства Yageo

Таблица 2. Электролитические конденсаторы производства Samwha

Таблица 3. Электролитические конденсаторы производства Hitachi

Как видно из таблиц 1, 2 и 3, номенклатурная база достаточно широка, и пользователь имеет возможность собрать конденсаторную батарею, параметры которой в полной мере обеспечат требования будущего сварочного инвертора. Наиболее надежными представляются конденсаторы компании Hitachi с гарантированным сроком эксплуатации до 12000 часов, в то время как у конкурентов данный параметр составляет до 10000 часов в конденсаторах Samwha серии JY и до 5000 часов в конденсаторах Yageo серий LC, NF, NH. Правда, этот параметр не указывает на гарантированный выход конденсатора из строя по истечении указанного строка. Здесь имеется в виду только время использования при максимальной нагрузке и температуре. При использовании в меньшем диапазоне температур срок эксплуатации, соответственно, возрастет. По истечении указанного строка возможно также уменьшение емкости на 10% и увеличение потерь на 10…13% при работе на максимальной температуре.

Технология известна с 30-х годов прошлого столетия, однако, она не утратила актуальности и по сей день. Данный способ предназначен для скрепления маленьких деталей между собой, а популярнейшими материалами для таких процедур являются алюминий и медь. Благодаря простоте и возможности использовать устройство в частном производстве такая разновидность набрала популярность среди начинающих сварщиков, и её легко сделать самостоятельно.

Отличительные особенности

Стандартное сваривание подразумевает эксплуатацию сложной аппаратуры, где используются специальные электроды. Их прикладывают к обрабатываемой поверхности, что создаёт воспламенение обмотки, приводящее к расплавке металлопроката. Далее расплавленный металл перетекает в ванну, где после застывания скрепляет элементы. С таким делом справиться лишь опытный человек, а выделяемый газ и ультрафиолет окажут негативное следствие на организм. Следует отметить, что этой системой невозможно приварить мелкие составляющие.

Конденсаторная сварка не вредит экологии, а после манипуляций на плоскости практически не остаётся следов внешнего воздействия. Также этот подход поможет сэкономить электричество, и для процесса требуется минимум средств индивидуальной защиты. Прибор не требует охлаждения, и на всё уйдёт минимум времени. Особенным моментом можно назвать высокую точность и аккуратность соединения. Оборудование компактное, а область его применения – микросварка и электросварка больших сечений.

Принцип действия

Объекты плотно скрепляются двумя проводниками, на которые подаётся кратковременный разряд электричества. Подобная реакция основывает дугу, которая своим жаром расплавляет сталь. После импульса продолжается сжатие под нагрузкой, что делает общий шов для пары предметов. Если рассматривать мероприятие подробнее, то она проходит так:

• накопительные конденсаторы собирают нужную энергию, которая поступает через первичную цепь;
• при контакте электрода с обрабатываемым материалом поступает интенсивный всплеск частиц, способствующий нагреву и плавке металлопроката;
• далее всё происходит повторно и в такой же последовательности.

Деятельность можно проводить с ограниченным количеством прокатов, и с толщиной не более 0,15 см.

Важно! Такой манерой возможно приварить тонкую проволоку к твёрдой стальной поверхности, при этом химические составы сплавов могут значительно отличаться.

Нужно отметить, что результат присоединения получается с очень положительными свойствами, а для агрегата не придётся покупать расходные компоненты. Во время применения допускается проявление нагрузки, которая создаёт помехи в электросети. Несмотря на это, конденсаторный подход закрепления широко распространён как в крупной промышленности, так и в частном использовании.

Разновидности

Склёпывание обоих участков случается благодаря сильному электрическому влиянию, которое накапливается в двухполюсниках, а сам процесс разделяется на три категории:

• контактная подразумевает плотное прижатие обеих заготовок, и соприкосновение электродов к необходимому месту. В результате касания на небольшое пространство предмета подаётся электроэнергия, температура которой способствует расплавке и будущему прикреплению. Относительно напряжения, оно равно 15 кА, и действует на протяжении 0,3 сек;
• ударная технология также рассчитана на присоединение обоих элементов, однако, подача электричества осуществляется при помощи кратковременного удара. Срок операций уменьшается до 1,5 м/с, что сокращает область плавления;
• точечная техника. В этой ситуации понадобится два медных контакта, которые касаются объекта с двух граней. Интенсивность тока достигает 10 кА, а скрепление изделий случается в точке прикосновения.

Так можно проводить ремонт кабелей, восстановление бытовых электроприборов, переделку мелких автомобильных составных и иное. А главное достоинство – для неё не требуется покупать дорогостоящее оборудование. Аналог такой установки сможет сделать любой человек в домашних условиях.

Требования к конденсаторной сварке

Для изготовления высококачественной конструкции рекомендуется учитывать некоторые правила:

• создаётся хорошая поставка краткосрочного потока, с периодом деятельности не более одной миллисекунды;
• обеспечивается быстрое накопление новой энергии для следующего действия (за максимально короткий срок);
• проводники в силах крепко удерживать листы, при этом они должны быстро отсоединятся для снижения температуры;
• стержни выбираются из меди, а их толщина обязана быть в три раза больше, чем самое тонкое место листка;
• перед обработкой тщательно очищается объект от ржавчины, грязи и жира.

Конденсаторная сварка, созданная своими руками, будет хорошей только при наличии 2-х энергоблоков. Помимо прочего следует предусмотреть регулировку величины потока для разных типов работ, и позаботиться о высококачественных средствах безопасности.

Простая схема для точечной сварки

Тут актуально рассмотреть упрощённую модель, которая передаёт импульс через электромагнитное устройство. В ходе работы надлежит подключить первый провод непосредственно к детали, а второстепенный к передатчику. Прижатие составляющих возможно с использованием «крокодила». Схема прибора выглядит следующим образом: первичный трансформаторный моток подключается к сети (один его конец проводиться через диодный мост). К другой стороне этого же моста поступается сигнал с тиристора.

После запуска заряд будет накапливаться в транзисторах (они располагаются в цепочке полупроводникового приспособления и подключены к мосту трансформатора). С этого звена в дальнейшем будет браться электроток.

Последовательность происходит следующей манерой: сначала идёт зарядка двухполюсников от электросети. После пуска отключается зарядка, и ток переходит на электромагнитное устройство минуя резистор. Продолжительность можно контролировать при помощи специального регулятора.

Именно трансформатор относится к ключевым звеньям модуля. Его можно сформировать на подобии сердечника с габаритами 40 на 70 (длинна и ширина). Первичный слой изготавливается из 0,08 см кабеля, и оборачивается 300 раз. Вторичный делается проволочной шиной с размером 2 см, и ей делается 10 оборотов. Трансформатор можно взять любой, однако, его мощность обязана быть 10 Вт, а напряжение 15 В.

Аппарат с повышенной мощностью

Тут необходимо переделывать агрегат по другой методике, но это даст возможность сваривать более толстые листы и проволоку. Это также самодельная конструкция, но конденсаторная сварка получиться ничуть не хуже. Чтобы её сотворить потребуется: пускатель MTT4K с током 8 А и возвратным напряжением 800 В. К модулю управления присоединены тиристоры, пара диодов и один резистор.

Все реакции протекают, как и в предыдущем случае, но здесь нужно уделить внимание выбору конденсаторов. Их наличие – 3 пары со следующей мощностью:

• 1-я 47мкФ;
• 2-я 100мкФ;
• 3-я 470мкФ.

При этом напряжение повинно быть не меньше 50 В. Также потребуется герконовое реле с напряжением 20 В. Что касается обмотки, то тут понадобиться 1,5 мм провод и шина с 60 мм 2 . Сила электротока в зоне варки будет достигать 1500 А.

Разумеется, такой аппаратурой не получиться приварить трубы или арматуру, но для малых дел она будет отличным помощником.

Контактный блок

Приспособление отвечает за крепёж и перемещение стержней. В большинстве ситуаций установка предусматривает фиксацию ручного образца. Более качественное же фиксирует нижний, и делает подвижным верхний стержень (готовый блок напоминает слесарные тиски). Здесь закрепляется медный прут небольшой длинны и с окружностью 0.8 см. Он должен свободно двигаться в вертикальной плоскости. Нижний же остаётся в неподвижном состоянии. Также на верхней части устанавливается регулятор винтового образца, благодаря которому можно создать дополнительное давление. При этом верхняя площадка и основание энергоблока должны быть наделены хорошей изоляцией друг от друга. В некоторых моделях сверху можно прикрепить фонарь, это придаст дополнительное удобство для работы.

Подготовка изделий. Качественное склёпывание удастся при идеально чистых поверхностях. На них не должно быть грязи, коррозии, посторонних смесей и прочего.

Соединение частей. Здесь сплавы размещаются требуемым образом, устанавливаются между двумя контактами и ими же сдавливаются. После нажатия на кнопку запуска начинается процедура сваривания, а по окончанию электроды отсоединяются.

Повтор. Второй пункт повторяется до тех пор, пока вся площадь не будет надёжно сварена.

Также сварщику понадобятся вспомогательные строительные инструменты: зубило, молоток, циркуль, нож, наждака и иное. Ими проводиться подготовка, выравнивание и разметка металла. Несмотря на простоту всего процесса работник повинен строго соблюдать технику безопасности. Пренебрежение этого правила может привести к удару током или возгоранию.