Как сделать простую контактную сварку из батареи электролитических конденсаторов и блока питания

Обновлено: 17.05.2024

Тема раздела Общие вопросы в категории Модельные технологии; Всем привет. Расскажу о своем аппарате точечной сварке. Как и многие, начал с транса с микроволновки (МОТ), собрал, провод 1,5 .

Опции темы

Самодельная точечная конденсаторная сварка

Всем привет. Расскажу о своем аппарате точечной сварке.
Как и многие, начал с транса с микроволновки (МОТ), собрал, провод 1,5 витка 70 кв мм, еле протащил через окно транса, везде толстая медь, короткие толстые электроды, все как надо. Схемка на микроконтроллере и симисторе для управления первичкой транса, можно пропускать от 1 до 99 полупериодов сетевого напряжения.
Сварил первую сборку из 6ти банок 18650, варил на 5 полупериодах. Лента 10мм ширина 0,2мм толщина.
Приваривает хорошо, но довольно сильно плавит металл между электродами.
У одной банки прожег донышко насквозь, жидкий литий потек, сразу на выброс)))
А на 4 полупериодах не всегда прихватывается.

Минусы точечной трансформаторной сварки:
- нужно прижимать электроды с одинаковой силой, иначе непровар или пережог(дырка)
- сильное оплавление металла вокруг зоны сварки (и цвета побежалости)
- вес аппарата, сложность управления (микроконтроллер, прошивка)

Потом я задумался и решил копнуть в литературу СССР, нашел две книги, вот одна из них.
И оказывается, что металлы малых толщин с 50х годов варят конденсаторами))

Купил 24 кондера 25В 33000мкФ, соединил параллельно (0,8 фарада), нашел у отца тиристор, поставил БП 5А 24В, и два DC-DC стаба: один регулируемый на зарядку кондеров через резистор 1 Ом 10 Вт, другой 5 В для управляющего электрода тиристора.
Провода гибкие, 16 кв мм, на концах медная проволока 6 кв мм длиной 3-4 см.
Поставил маленький китайский вольтметр для регулировки напряжения на кондерах.
Варит изумительно! Вот кто разбирал аккумы от ноутов - вот так же и тут.
Аккуратные точки сварки, которые хрен оторвешь, только с мясом.
Напряжение ставлю 19-20 В, энергия кондера это (C*U^2)/2, от напряжения сильно зависит.
Никаких микроконтроллеров и прочего, вес меньше, качество больше.

Из затрат - 24 кондера 3200руб.
Если покупать тиристор, на авито по 300-700р, БП любой, просто чем больше ампер, тем быстрее зарядка идет, у меня за 5 сек заряжаются.
Провод 16 кв мм 1 метр 200р

Миниатюры

При переупаковке литий-ионных элементов типоразмера 18650 (при ремонте АКБ) или при создании новой батареи встает вопрос, каким способом соединить банки шинками. Обычно это делается одним из способов – точечной сваркой или пайкой. У каждого метода есть свои плюсы и минусы. Так при сварке создается очень локальный и очень кратковременный нагрев. Это положительно влияет на емкость батареи – во время процесса сепаратор не расплавляется. Минусом считается небольшая площадь пятна контакта, которая может ограничивать максимальный ток. В некоторых случаях (сборка батареи для ноутбука и т.п.) кратковременная высокая токоотдача не нужна, поэтому сварка считается предпочтительной. В других ситуациях выбор метода за пользователем.

Чем можно варить

Самый лучший вариант сварки для новых аккумуляторов 18650 – промышленный аппарат. Для большинства пользователей он не доступен, поэтому приходиться делать что-то свое.

Аккумулятором

Суть метода точечной сварки, как разновидности контактной сварки, состоит в быстром разогреве соединяемых металлических деталей проходящим через место сопряжения током. При этом выделяется большое количество тепла, которое расплавляет металл в точке контакта, а сжатие способствует диффузии расплавленных областей и образованию прочного соединения. Задача состоит в том, чтобы получить в месте сопряжения достаточно высокий ток. Такой ток можно получить от аккумулятора – например, токоотдача полностью заряженного автомобильного аккумулятора может составлять 700+ ампер. Но наибольший ток зависит от переходного сопротивления в месте прилегания свариваемых поверхностей, поэтому важно уделить внимание чистоте контактируемых граней. Также ток ограничивает сечение проводов, поэтому надо брать провода сечением не менее 10 кв.мм. (лучше 16 кв.мм.).

Сначала надо подготовить шинки – их вырезают из никелевой ленты (точнее, лента изготовлена из никелированной стали). Дальше надо подключиться к аккумулятору – лучше сделать это с помощью штатных автомобильных зажимов. К ним надо подключить проводники соответствующего сечения. С обратной стороны можно сделать специальные наконечники, а можно не делать – не очень удобно, но не возникнет дополнительного переходного сопротивления.

Варить надо в нескольких точках – обычно, в 3..5. По окончании процесса надо проверить качество соединения – подергать рукой. Шинка не должна отрываться.

Прибор из трансформатора

Если под рукой нет аккумулятора, можно сделать сварочный аппарат из понижающего трансформатора. Подойдет трансформатор габаритной мощностью 150..200 Вт. Это означает, что сечение центрального стержня сердечника должно быть 17…20 кв.мм. Надо удалить вторичную обмотку и намотать другую – 2..3 (можно 4) витка проводом соответствующего сечения. В интернете можно найти советы мотать вторичку кабелем от сварочного аппарата, но для приварки шинок к аккумуляторам достаточно проводника сечением (не толщиной!) 10..16 мм.

Неплохо для подобной цели подходят трансформаторы от неисправных СВЧ-печей, к тому же их можно купить по цене лома. В первую очередь надо удалить вторичную высоковольтную обмотку и выколотить шунты (они занимают место, которого и так немного, и несколько снижают мощность трансформатора).

Трансформатор от СВЧ-печи с удаленной вторичной обмоткой и выколоченными шунтами.

В освободившееся место надо уложить не менее трех витков провода. Если взять проводник сечением 16 кв.мм, можно постараться, и уложить 4 витка.

Выведенные концы обмотки можно снабдить наконечниками. Крепить их надо обжимом, а не пайкой – при нагреве припой может потечь.

Выводы вторичной обмотки с кабельными наконечниками.

Чтобы управлять током и длительностью импульса, потребуется модуль NY-D01, а для его питания – маленький трансформатор с выходным напряжением 9..12 VAC. Все это надо подключить согласно схеме, приложенной к плате, и упрятать в подходящий корпус.

После окончательно сборки можно опробовать аппарат. Возможно, придется подобрать параметры сварки для получения оптимального результата.

Конструкция трансформатора от СВЧ-печи такова, что он ощутимо греется даже на холостом ходу. Нельзя держать первичную обмотку под напряжением сети дольше получаса.

Самоделка из конденсаторов

Если нет трансформатора достаточной мощности, можно пробовать применить батарею из оксидных конденсаторов. Конденсатор имеет свойство накапливать энергию в течение относительно длительного времени, а потом почти мгновенно отдавать ее. Можно собрать батарею достаточной емкости из оксидников, зарядить ее от любого имеющегося источника напряжения, и разряжать на контакты сварочного устройства.

Принцип действия сварочного устройства на конденсаторах.

Сопротивление R зависит от наибольшего тока источника. Его можно рассчитать по формуле R=U/Imax, где:

U – напряжение источника;
Imax – наибольший отдаваемый ток.

Так, если есть 12-вольтовый источник с наибольшим током в пол ампера, то резистор должен быть 24 Ома и его мощность должна составлять U*I=6 ватт. Можно ставить резистор и с меньшей мощностью – расчеты показывают, что батарея в 100 000 мкФ полностью зарядится за 12 секунд, причем наибольший ток будет идти только в первый момент, потом он падает по экспоненциальному закону. Резистор даже меньшей мощности сгореть не успеет.

Начальный ток зависит от напряжения, до которого заряжены конденсаторы, а длительность тока разряда (а, следовательно, энергия, передаваемая к месту сварки), зависит от емкости батареи. Ее выбирают по необходимости – насколько массивными окажутся свариваемые детали, насколько сложно их прогреть.

Конденсаторы должны с запасом выдерживать рабочее напряжение. Так, для 12-вольтового источника надо применять емкости не менее, чем на 16 вольт.

Готовые аппараты с Китая

Если нет желания заниматься самоделками, можно прибегнуть к помощи торговых интернет-площадок Юго-Восточной Азии. Существует два варианта решения проблемы:

подобрать готовые сборки из батарей типоразмера 18650 (если предстоит разовая работа);
купить готовый аппарат для точечной сварки (если подходящую сборку найти не удалось или предстоят масштабные работы).

В ценах 2021 года такое устройство обойдется от 1200 до 5000 рублей.

5000 W

Китайцы заморачиваться с названием не стали, и назвали этот аппарат просто – 5000 W. Он предназначен для приварки ленты толщиной 0,1 или 0,15 мм. Сварочный ток регулируется. Производитель обещает высокое качество соединения и красивый шов. Многочисленные положительные отзывы оставляют надежду, что это так.

BTL-02

Также неплохую репутацию имеет аппарат BTL-02.

Работает от аккумуляторов, заявленный наибольший ток – 1,1 кА. Варит никелированную сталь толщиной до 0,2 мм. Имеет защиту от сверхтока, перезаряда АКБ и т.д. Имеет 30 градаций настройки сварочного тока и 25 градаций настройки времени импульса. Декларируется, что электроды служат до 50 000 сварок. Потом их можно заменить.

LC-DB1

Этот аппарат относится к классу «ручек». Продавцы тщательно скрывают его технические характеристики, делая упор в описании на дизайн в стиле HighEnd и возможность работы в режиме Split – электроды разъединяются, их можно держать двумя руками на удобном расстоянии.

Все, что удалось найти - что аппарат предназначен для приварки никелевых полосок к аккумуляторам 18650. Зато цена – одна из самых низких. Решение о приобретении – за потенциальным покупателем.

Технология сварки и советы по соединению банок между собой

Как известно, контактная сварка состоит из двух операций:

плотное сжатие заготовок;
разогрев места контакта мощным импульсом тока.

Для прижатия соединяемых поверхностей во многих аппаратах применяются специальные струбцины. При сварке ячеек АКБ они не нужны – аккумулятор достаточно хрупкий предмет, не надо превышать усилие одной человеческой руки, чтобы не сломать банку. Возможно, для каждой ленты и даже для каждого типа аккумуляторов (корпуса делают из разного металла) придется подобрать параметры сварки. Ориентироваться надо на следующие цифры:

минимальный ток – 500 А (если меньше, качество соединения страдает);
максимальный ток – 1000 А (если больше, начинают обгорать электроды);
длительность импульса – 15..20 мс.

По окончании процесса надо опробовать качество получившегося шва. Прочность должна быть такой, что рукой оторвать шинку от аккумулятора невозможно.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видео.

Контактная сварка является надежным и щадящим методом соединения элементов 18650 в батарею. Очень важно освоить технологию, подобрать режимы, и тогда АКБ прослужит долго.

Иногда нужно соединить несколько литий-ионных аккумуляторов в одну батарею. Это лучше всего сделать при помощи металлической полосы, привариваемой с помощью точечной сварки к банке. Если подобные операции приходится делать часто, можно собрать приспособление для точечной сварки аккумуляторов 18650 своими руками.

Чем опасна пайка для литиевых банок

Паять литий-ионные аккумуляторы не рекомендуется, так как при пайке банка может перегреться. Из-за этого АКБ теряет емкость и может выйти из строя. Кроме того в элементах 18650, под положительным выводом, устанавливается предохранительный клапан. Он изготавливается из пластмассы и его максимально допустимая температура равна 120 градусов.

Если другого выхода нет, то можно попробовать паять. При этом важно выполнить следующие условия:

быть очень осторожным, уметь хорошо и быстро паять;
использовать паяльник большой мощности, не менее 80 Вт;
применять легкоплавкий припой;
нельзя касаться аккумулятора дольше пары секунд.

Точечная сварка из конденсаторов

Простой аппарат контактной сварки для аккумуляторов 18650 можно собрать за час. Для этого нам понадобится:

трансформатор, напряжение на выходе вторичной обмотки которого находится в диапазоне от 15 до 25 В;
4 конденсатора на 2200 мкФ рассчитанные на 35 В;
кнопка;
соединительные провода;
толстая медная проволока для электродов;
4 диода для сборки выпрямителя или диодный мост.

Аппарат для точечной сварки будем собирать по следующей схеме:

Чтобы начать работать с данным устройством, нажимаем на кнопку. Когда конденсаторы зарядятся отпускаем кнопку. После этого кладем полосу на аккумулятор и прижимаем их сварочной вилкой. При этом произойдет короткое замыкание, между контактами пойдет большой ток и металлы приварятся друг к другу.

Пошаговая инструкция как собрать этот прибор:

Чтобы сделать сварочный аппарат большей мощности, нужно увеличить суммарную емкость конденсаторов.

Аппарат для сварки аккумуляторов из трансформатора

Устройство для сварки 18650 аккумуляторов можно сделать из трансформатора микроволновки. Для этого нужно:

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Обмотка, которая подключается непосредственно к электрической сети 220 В, называется первичной. Так как трансформатор микроволновки повышающий, то первичная обмотка намотана более толстым проводом. Эта обмотка должна остаться целой, убираем вторичную тонкую обмотку.

Чтобы сделать вторичную обмотку, необходимо намотать от 2 до 4 витков толстого провода. Чем их больше, тем выше напряжение на выходе и мощнее устройство.

Легче всего сделать сварочный аппарат из автомобильного аккумулятора. Для этого можно использовать:

любой АКБ от машины;
толстый многожильный провод;
медный провод для электродов.

Сварочную головку можно сделать по любой схеме, приведенной выше, или сделать такую как показано на рисунке.

Концы многожильного провода одним концом, при помощи зажимов, крепятся к аккумулятору, а другим к сварочной головке. Теперь можно положить металлическую полосу на аккумулятор 18650 и варить.

При использовании аккумулятора на электродах постоянно присутствует напряжение, поэтому нужно быть внимательным и не допускать замыкания электродов через посторонние предметы.

Предлагаем посмотреть подробное видео о создании этой самоделки.

Как приварить полосы к аккумуляторам и соединить их между собой

Чтобы соединить аккумуляторы 18650 друг с другом, нужно взять металлическую ленту и расположить ее на АКБ. При этом батареи лучше предварительно примотать друг к другу изолентой или установить в холдеры. После этого располагаем металлическую ленту на батареи, прижимаем к ней электроды и пускаем ток.

При сварке следует учитывать, что при использовании прибора выдающего большую силу тока металлическую ленту легко прожечь.

Никелевая лента бывает разных размеров. Ее подбирают по току, который будет потреблять нагрузка из аккумуляторов. Ниже прилагаем таблицу для выбора ширины и толщины ленты по току.

Ширина, мм	Толщина, мм	Величина тока, А
5	0,127	6
5	0,15	8
6	0,2	11
8	0,2	15
10	0,2	18

Готовые решения на aliexpress

Если самому делать прибор не хочется, нет времени или есть иные причины, то можно купить готовый аппарат для точечной сварки на AliExpress. Приведем 5 наиболее популярных моделей.

несколько вариантов сварки, трансформатор для свч, щупы-электроды, никилиевые пластины, корпуса батареек, квинбатерриез.

Для начала список рабочих купонов для Алиэкспресс

Aliexpress — купон $8 при покупке от $80 (начнет работать с 6 мая). Выбираем Saudi Arabia и кликаем сюда.

Акция — зажигаем фонарики. Дают купоны $20 при покупке от $120 (за 3 зажженных фонарика), $25/$120 (за 6 фонариков). Раз в день по фонарику, заходим и кликаем по LIGHT UP.

Купоны можно будет использовать с 6-го мая 10:00 МСК до 13 мая 09:59.

Самый простой вариант контактной сварки для создания недорогого варианта — на базе трансформатора от микроволновки и недорогих компонентов с Али.

На фото список необходимых деталей и схематичное соединение.

В лоте есть все необходимое плюс информация по сборке. Понадобится трансформатор от старой микроволновки.

Плата управления позволяет выставить мощность импульса сварки и его длительность. Тиристор в комплекте на 100А.

Цена от 500 рублей за плату. Есть полностью собранные варианты.

Компоновка чуть другая, этот будет проще разместить в корпусе. Существует готовая панелька под эту плату.

Это усовершенствованный вариант на STM8, дисплей подключается отдельно, дисплей сразу в корпусе под монтаж.

Подходит не только для машинок SUNKKO, но и для DIY вариантов. Расстояние контактов регулируется от 1 до 4 мм, ток до 500А.

Это недорогой вариант держателей, один из самых бюджетных на Али.

В основании цанговый зажим, очень удобно менять стержни для сварки. Это расходный материал.

В лоте 10 шт. Это медные заточенные стержни, которые зажимаются в рабочую часть аппарата для точечной сварки. По мере износа меняются.

Это специальная лента для соединения сборок аккумуляторов. В зависимости от толщины (0.1. 0.2 мм) и ширины от 5мм и шире предназначены для пропускания определенного тока. Чем толще и шире — тем мощнее сборка. Существуют простые ленты, ленты для соединения аккумуляторов в несколько рядов или под углом, а также уже нарубленные пластины для готовых сборок. Обратите внимание на держатели аккумуляторов 18650.

Ну и последний ингредиент — это силовой трансформатор. Беглый поиск по Али дал несколько вариантов, но дешевле брать по месту. Ищите с исправной первичной обмоткой — вторичная повышающая не нужна. Доматываете вторичную своим толстым проводом (20-30 квадратов и выше). Чем толще провод, тем лучше. 2-3 витка достаточно. Трансформатор должен обеспечивать 2-3 вольта на выходе и ток до 100А.

Готовые машинки для точечной сварки. Чтоб не заморачиваться.

Это полный комплект в корпусе, с щупами для сварки, регулировкой. Цена не сильно высокая.

Собственно говоря, для чего это нужно.

Для батарей самостоятельного изготовления можно приобрести готовые наборы: корпус, фурнитура, плата управления, контакты. Изготовление не составит труда. Как говорится, просто добавь элементы 18650.

Лучшие аккумуляторы формфактора 18650 для переделки шуруповертов, для питания мощных устройств и электронных сигарет. Подходят для ремонта электроскутеров, самокатов и велосипедов. Честная емкость 3000мАч, долговременный ток разряда до 30А. Низкий саморазряд, низкое внутреннее сопротивление. Официальный магазин Queenbattery

Точечная сварка

Особенности и принцип работы точечной сварки

Часто аппараты для точечной сварки делают самостоятельно. Даже если приобретать прибор в магазине, чтобы получить нужные характеристики, его необходимо будет дорабатывать, например:

увеличить силу тока;
переделать или заменить таймер.

На коэффициент прочности соединительного узла влияет размер точки, ее структура.

Большое значение имеют такие показатели:

Схема и из каких деталей состоит устройство

Точечную контактную сварку называют термомеханической.

Схема ее работы следующая:

Детали стыкуют в заданной позиции, плотно прижимают между электродами.
Подают электрический разряд.
В заданной точке заготовку нагревают до температуры плавления металла.

Контактный прибор собирают из б/у блоков, снять их можно с различных девайсов. Работает аппарат просто: конденсаторы заряжают до 30 В, на сварочной вилке растет потенциал. Нажимают кнопку «Пуск», расположенную на вилке. Чтобы сварить 2 металлических фрагмента, следует их плотно прижать друг к другу. После этого стартует процесс варки, во время которого температура материала многократно возрастает и становится достаточной, чтобы расплавить даже тугоплавкий металл.

Аппарат прост в устройстве и надежен, включает 2 блока:

Рекомендуем к прочтению Описание технологии контактной точечной сварки

Предъявляемые требования

Технология дифференцируется на мягкие и жесткие методы фиксации материала.

При мягком методе практикуют постепенный нагрев заготовки. На электродах значение тока около 100 А на 1 мм². В подобных случаях используется меньше энергии и мощности. При таких показателях хорошо обрабатывать высокопрочную сталь.

При жестких режимах используют большие кратковременные токи, например 300 А на 1 мм². Длительность контакта составляет 0,1-1,6 секунды. Давление электродов на 1 мм² возрастает до 8 кг. Для такой работы необходимы аппараты повышенной мощности.

Режим применяют для заготовок из меди, алюминия, высоколегированного металла.

Как сделать в домашних условиях

Для работы в домашних условиях используют оборудование, которое несложно собрать своими руками. Оно может быть мобильным или стационарным.

Задайте на приборе базовые параметры.
Определите напряжение в точке сварки.
Установите силу тока (переменный или постоянный).
Посчитайте время импульса.
Определите, сколько надо электродов, их марку.

В зоне сварки металлы «встречаются» друг с другом, в эту точку поступает мощный электрический импульс, происходит процесс соединения.

Изготовить прибор нужной мощности несложно самостоятельно:

Из автомобильного аккумулятора

Рекомендуем к прочтению Самодельный аппарат для точечной сварки

Перед началом функционирования автомобильного аккумулятора его необходимо протестировать. К фиксаторам прикручивают провода, закрепляют их на клеммах. Все контакты защищают. Сварочный аппарат для аккумуляторов (сами элементы питания) устанавливают в блоках, они должны быть соосны во время работы.

Из микроволнового или телевизионного трансформатора

Аппарат для точечной сварки должен иметь трансформатор. Он увеличивает показатель входного напряжения до нужного значения. К важнейшим параметрам относят коэффициент трансформации. В печах СВЧ есть соответствующие блоки, которые меняют напряжение, на их основе собирают самостоятельно аппарат. Подойдет блок мощностью 720-820 Вт, при этом допустимо приварить листы из металла толщиной до 1 мм. Для питания магнетрона нужно небольшое напряжение. Все элементы в процессе работы нагреваются, поэтому необходима система охлаждения.

Из конденсаторов

Практикуют 2 метода:

Как применять в работе с АКБ 18650

Для сварки аккумуляторов 18650 необходим короткий импульс (0,01-0,1 секунды), иначе будет прожжен материал самой АКБ. Важно, чтобы временные интервалы были конгруэнтны. Первичную обмотку рассчитывают на 220 В, напряжение до 6 В, сила тока составляет 100-1000 А. При пайке вручную невозможно точно отмерять хронометраж, необходимо использовать таймер. Иногда сваривают миниатюрные элементы, которые не испытывают нагрузок. При сварке батареек используют агрегат на 12 В, им можно обрабатывать тонкие листы металла.

Рекомендуем к прочтению Как сделать аппарат для сварки из микроволновки

Технология в общем

В технике, где отсутствуют трансформаторы, тепловая зона возникает в зоне сопротивления контакта (на плоскости). Сила тока доходит до 100 А, время воздействия импульса не превышает 0,006 секунды.

Сварочные приемы

При работе с трансформатором возникают сложности:

Аппарат громоздкий.
Слишком сильно шумит.
«Просаживает» сеть (скачет напряжение).

Для нормальной работы необходим прибор соответствующих параметров.

Способы избежания ошибок

При работе с точечной сваркой новички нередко совершают ошибки, избежать их возможно, если учитывать следующие факторы:

Преимущества и недостатки

Точечная сварка надежна и эстетична, время приложения усилий, подачи тока и сжатия рассчитывают, используя циклограмму процесса соединения металла.

Преимущества точечной сварки:

Допустимо работать с самыми разными элементами (в т. ч. миниатюрными) из различных металлов.
Структура металла в точке фиксации не видоизменяется.
Высокая производительность (до 800 точек/мин.).
Возможность автоматизировать процесс.
Выполнять работы способен сварщик невысокой квалификации.

Однако сварка травмоопасна, надо соблюдать осторожность. Работник может получить ожог от раскаленных брызг. Испарения могут повредить легкие. Есть риск поражения электрическим током.

Читайте также: