Конструируя небольшой настольный аппарат для точечной сварки мелочей, а это простое жаростойкое соединение нетолстых листов и проволок из разных металлов, для внутренней арматуры самодельных электровакуумных приборов, как водится, не обошлось без ошибок и просчетов. Представленная работа – их устранение, прошла в несколько небезынтересных итераций. Итак. Размеры свариваемых деталей невелики и при проектировании применен ряд решений для популярного и где-то близкого (никелевая лента), в последнее время, занятия – соединения элементов-аккумуляторов пальчикового типа в батареи. Такие приборы обычно собирают на базе удобного для перемотки высоковольтного трансформатора от микроволновой печи. Больше того, существует ряд недорогих и доступных встраиваемых модулей для управления такой сваркой. Все это пошло в дело (Фото 2).

В выходных клеммах зажаты простейшие пробные эрзац-электроды из медной, диаметром 3 мм, проволоки. К слову, это был не самый худший вариант, хотя и сильно неудобный – мал зазор, проволока сильно грелась, липла к деталям, оперировать настройками контроллера и пуском приходилось в слепую. Но в целом, варило недурно.

Массивные бронзовые электроды, значительный прижим, удобно работать. Однако, однако. Варило из рук вон плохо, хуже проволочных недоразумений (Фото 3) – недооценил гигантские токи, а сварочная цепь получилась составной из слишком многих деталей. И хотя постарался сделать их массивными и изрядного сечения, общее падение напряжения оказалось большим и мешающим сварке. А в силовой трансформатор, удалось продернуть только несколько витков кабеля – напряжение на нем изначально невелико.

Попричитав положенное время – «Ой где были мои глаза!», проанализировал конструкцию и способы ее оживления. Их ровно два – переделать сварочный трансформатор на аналогичный, но с большим напряжением, чтобы имеющимися потерями можно было пренебречь. Устранить, свести к минимуму, сами потери. Первая задача распадается еще на две – перемотать имеющийся трансформатор или изготовить новый, более мощный, а место в корпусе это позволяло. Кстати, при этом можно было бы сделать несколько переключаемых отводов от первичной его обмотки и расширить диапазон применения. Перемотать же планировалось более тонкой шиной чтоб влезло больше витков.

Повертев свою механизму пришел к неутешительному выводу – переделка ее была бы слишком материало- и трудоемка, ряд деталей выполнен так а не иначе из-за ограниченных технических возможностей имеющейся мастерской. Осторожный оптимизм внушала и самая простая версия с проволочными электродами и ручным прижимом (Фото 3).

Очень хотелось использовать добротно сделанный, с насмерть запаянными клеммами, сварочный трансформатор. В порыве, собран простой, встраиваемый в корпус, вариант механизма перемещения электродов (Фото 7).

Трансформатор с клеммами – от прошлого варианта. Верхний текстолитовый рычаг можно удлинить деревянной ручкой для увеличения усилия сжатия. Электроды легкосменные, плоские, выпиленные из пластины. Сваривало очень неплохо – потерь минимум, но перемещение рычага в сборе, не слишком плавное. Выводы от трансформатора короткие и жесткие – при пайке по жилам капиллярными силами затянуло припой и превратило их в прутки.

Осмыслив проделанную работу принял командное решение перемотать имеющийся трансформатор на, по возможности, большее напряжение вторичной обмотки и сделать длинные мягкие ее выводы. Этого удалось добиться применив в качестве провода плоскую самодельную шину из фольги (Фото 8). Вместе с этим, родилась и соответствующая конструкция прижима электродов – плоские кронштейны-пружины перемещающиеся только за счет их гибкости. На манер пинцета (Фото 9).

Электроды – все тот же проволочный эрзац, но и он с мелочами работает хорошо. Конструкция удалась чудо как хорошо – сваривает отлично, ход пластин исключительно мягкий, давления «от руки» для деталей из проволоки и листов до 0,4…0,5 мм толщиной, довольно вполне, электроды даже из нетолстой меди почти не липнут. Детали такой толщины свариваются при настройках контроллера на половину мощности и времени – будет соединять и более толстые, но нужны электроды помассивнее. Электроды, в отличии от исходного пруткового варианта (Фото 5) нетрудно сделать выдающимися вперед, для сварки внутри. Вердикт – принять на вооружение с удовольствием.

Доработка аппарата.

Что понадобилось для работы.

Набор некрупного инструмента для слесарных работ, работ по дереву, электромонтажа. Крепеж, мелочи, расходные материалы, ЛКМ.

К делу.

Пробные сварки с двумя последними механизмами делал с запиткой сварочного трансформатора от имеющегося, установленного в коробке, контроллера (Фото 10).

Демонтирован один из вентиляторов с панелью, обдувающий силовой трансформатор. Паче чаяний, короткие тупые гвоздики которыми она крепилась к деревянной стенке, без особенных затруднений и вандализма удалось извлечь. В новом варианте все доступные для манипуляций органы аппарата, будут спереди.

Расчистил и подготовил место для установки трансформатора с электродами – отремонтировал раненый при выпиливании провод, удлинил несколько проводов, проложил и закрепил их вдоль угла.

Перед сборкой несколько раз покрыл деревяшки акриловым лаком. Польстился на быструю сушку. Баловство конечно. Для надежной консервации дерева стоит применять масляный лак или краску.

Аж восемью штуками. Длинна их несколько избыточна и стоит только собрать этот модуль сразу внутри корпуса с креплением насквозь, в том числе и через дно, и задача решена. На фото – сверление отверстий в дне ящика. Основание электродно-трансформаторного модуля используется как кондуктор.

Из нетонкого листа твердой ДВП вырезал заготовку, разметил и лобзиком по дереву выпилил щели для электродов, просверлил отверстия для крепежа. Зашкурил и в пару слоев покрыл масляным лаком.

Где : 1 – сварочный трансформатор; 2 – модуль управления; 3 – субмодуль управления с индикацией, кнопками и зуммером; 4 – сервисный маломощный трансформатор для питания модуля управления и вентиляторов охлаждения; 5 – вентиляторы охлаждения, работают на половину мощности; 6 – выпрямитель для питания вентиляторов – диодный мост, при необходимости усилить обдув к нему добавляется оксидный конденсатор; 7 – автоматический выключатель; 8 – кнопка пуска и гнездо для подключения педали.

Вариант аппарата окончательный, возможные модернизации - только применение более совершенных электродов, например, каплеобразной формы из нетонкого листа и применение выносного сварочного пинцета.

Настольный аппарат контактной сварки для электровакуумного дела. Авторский конспект.

Babay Mazay, сентябрь, 2022 г.

Конструируя некрупный аппарат для контактной (точечной) сварки, стало ясно – даже относительно маломощный силовой трансформатор на основе перемотанного высоковольтного от микроволновой печи способен получить импульс в сотни ампер, хотя и очень небольшого напряжения («окно» магнитопровода). Такой ток дает заметное и существенное для процесса падение напряжения даже на очень маленьком, незаметном обычно, сопротивлении. Соединения и не слишком мощные провода разогреваются, драгоценные вольты расходуются на повышение энтропии во вселенной и мешают сварке. Мораль – к сварочному клюву для такого аппарата следует подходить самым ответственным образом – свести к минимуму соединения, возможно больше увеличить сечение соединительных проводов и уменьшить их длину.

Элементарными средствами удалось собрать простой, но вполне удобный и технологичный механизм прижима электродов для сварки «насквозь» с учетом перечисленного. Конструкция имеет задел для некоторой модернизации и видоизменения. Собственно, это укрупненный пинцет с перемещением губок за счет гибкости боковых планок.

Что потребовалось для работы.

Кроме заготовок, материалов и элементов - набор некрупных слесарных инструментов. Пригодился и ювелирный лобзик. Набор столярного инструмента, крепеж, мелочи, набор инструментов и материалов для пайки.

К делу.

Надо сказать, что громадный ток в сварочной цепи и изрядные потери на самом пустяковом переходном сопротивлении, заставляют иначе взглянуть на конструирование такого аппарата – здесь придется начинать от свариваемых железок. Мой силовой трансформатор перемотан самодельной шиной из медной фольги и имеет значительный выпуск концов (Фото 2).

Планировалось к подготовленным концам шины прижимать сменные плоские наконечники-электроды. Таким образом, мест соединений будет всего два и сечение провода нигде не уменьшается. Сама шина из нетолстых полос фольги, мягкая, гибкая и при работе будут приняты меры по сохранению её исходной гутаперчивости.

Что касается механизма точного перемещения электродов, то он пинцетообразный, но с изоляцией сторон-щёчек друг от друга. Одна из важных задач при конструировании узла – подобрать подходящие для них железки. Они, по возможности, должны пружинить, но более-менее легко обрабатываться. Забегая вперед – пластины можно изготовить составные и пожалуй, что даже неметаллические – жесткий пластик (пластики слоистые ?), дерево, фанера. При этом сама собой решается задача по изолированию выводов друг от друга. Жесткость пластин должна быть такой, чтобы надежно и с некоторым запасом удерживать электроды в нейтральном положении, легко изгибаться от усилия одной руки при сварке и без деформации возвращаться в исходное положение.

На ум приходит конечно сталь, но можно поискать и фосфористую бронзу. Порывшись в своих обрезках и металлоломе добыл пластину из мягкой нержавейки толщиной 1,5 мм. Отрезал от полосы две заготовки сообразно длине выводов трансформатора (Фото 3).

Собрав их концы бутербродом через нетолстый деревянный обрезок и зафиксировав на краю стола струбциной получил импровизированный макет прижима. Оценил жесткость заготовок при сжатии их свободных концов на рабочие ~10…15 мм. Оказалось жестковато. Пластины ослабил периодической перфорацией в средней части (Фото 4…6).

Опору-изолятор пластин выполнил из нетонкой, 15 мм, фанеры, обрезки которой нашлись в деревянном хламе (Фото 7…11).

Подготовка выводов трансформатора – для надежности и малого переходного сопротивления, концы всех лент-составляющих шины спаяны в одну плоскую клемму (Фото 12…15).

Пристроил поудобнее тяжелый трансформатор, отогнул и при необходимости фиксировал, мягкой медной проволокой, ненужные выводы. Ленты по одной выравнивал на деревяшке и зачищал наждачкой. Лудил паяльником, ПОС-61 со спиртоканифольным флюсом. Каждую с обеих сторон.

Следующая операция – спаивание каждой группы лент в клемму. Пришлось применить огневой нагрев и специальный негорючий неорганический флюс. Канифольные флюсы для такой пайки решительно не годятся, они легко вспыхивают и засаживают место пайки. После этого не о каком растекании припоя не идет и речи – все разбирай и зачищай заново. Смазанные флюсом луженые концы лент собрал в группы, зафиксировал медной проволокой, подложил кирпичик. Нагрел горелкой и после растекания припоя, придавил сверху ровной березовой деревяшкой. После остывания отмыл остатки флюса в теплой воде (аналогично Фото 14), высушил. Ювелирным лобзиком обрезал наплывы припоя, разметил и выпилил отверстия для винтов прижима. Некрупным напильником и надфилем, а после наждачкой, выровнял поверхности клемм.

Чтобы исключить затекание припоя по щелям между ними дальше и превращения выводов в жесткий монолит, на время пайки, за луженой областью разделил ленты полосками из бумаги.

Сборка узла проста – в стойку (Фото 11) установил трансформатор с подготовленными выводами (Фото 15), разметил, просверлил отверстия и закрепил его винтами М4 к подошве стойки. Клеммы с гибким пластинам закрепил самодельными латунными болтами М10 предварительно их доработав – укоротил и выровнял на точиле основание-шляпку, укоротил ювелирным лобзиком длину резьбовой части. Здесь, они не токопровод, но простой прижим. Латунь удачно сочетается (не гальваническая пара) с медью.

Электроды могут быть как вертикальными, так и несколько выдающимися вперед, для сварки небольших замкнутых форм. Очевидно, лучшими, будут плоские электроды, каплеобразные,  выпиленные тем же ювелирным лобзиком из массивной бронзовой пластины, толщиной, хотя бы 3…4 мм.

Что получилось.

Собранный модуль включил через контроллер аппарата контактной сварки для ходовых испытаний. Они показали отличные результаты – даже с простыми нетеплоемкими электродами из проволоки, на половине мощности без труда свариваются материалы ранее бывшие пределом возможностей. Медные нетолстые электроды, в отличие от ранних экспериментов, почти не прилипают. Это конечно заслуга не только уменьшенных потерь, но и усиленного трансформатора – намотка плоской шиной сэкономила «окно» на еще один дополнительный виток. В целом, конструкция получилась вполне удачной. К винтовым клеммам можно присоединить выносной сварочный клюв на кабеле, например, масштабированную версию имеющегося.

Окончательный вариант аппарата - вживление прижима с силовым трансформатором в имеющуюся конструкцию.

Babay Mazay, сентябрь, 2022 г.

Редко когда бывает – чтобы вопиюще спроектированный прибор, отлично работал и чудо как хорошо вписывался в конструкции, правда, в несколько ином, чем планировалось, качестве. В самом деле, высоковольтный трансформатор от микроволновой печи - огромный ток холостого хода, людоедская индукция в вызывающе заваренном насмерть  сердечнике… Зато удешевление производства и экономия материалов. Интересно, что как не старались конструкторы, в вышедших из строя печах этот трансформатор почти всегда цел – надо полагать, в конструкции есть элементы еще более ненадежные.

А вот для некрупной настольной точечной сварки – лучше его, не придумать - габаритная мощность до киловатта при очень скромных размерах и массе, да и добыть удается незадорого, а нередко и вовсе даром. Работает секунды – дрянные параметры не успевают показать себя во всей красе, опять же легко перематывать – витков немного, провод толстый, сердечник разшелушивать на пластинки а потом собирать не нужно. Два витка нетонкого провода уже будут неплохо работать. Однако, однако. Кабель круглого сечения и невеликое окно для сильноточной «вторички» оставляют маловато вариантов, больше нескольких витков солидного провода, даже с самодельной, во имя экономии места, изоляцией, не продернуть. Такому аппарату по зубам либо совсем мелочи, либо заготовки чуть помассивнее, но сварочный клюв и соединительные провода должны быть очень короткими и весьма нетонкими. В то время как некоторые некрупные операции удобно делать выносным «пинцетом», хотя бы на полуметровом кабеле с его потерями.

Традиционно, для сверхсильноточных обмоток применяют фольгу (нетолстый лист). Он сильно экономит «окно» оставляя мало пустот, удобно ложится при обычной намотке на вынутую из стального сердечника катушку, изолируется обычными «межслойными» средствами. В собранный сердечник такую обмотку продернуть куда как сложнее, но попробовать стоит – в имеющийся трансформатор влезет больше витков, а при изрядном соотношении витков / Вольт, любой лишний оборот – большое дело.

Мой исходный сварочный трансформатор-заготовка намотан самодельным кабелем около 20 (?) мм2. 2 витка, короткие и жесткие выводы (Фото 2).

Любое промежуточное соединение и потери на нем критически уменьшают и без того невысокое напряжение, а для короткого клюва выводы слишком жесткие – по жилам заполз припой.

Что понадобилось для работы.

Набор некрупного слесарного инструмента, материалы, см.ниже, разметочный инструмент, длинная линейка, строительный фен, мелочи.

К делу.

Старую вторичную обмотку по возможности аккуратно демонтировал – распаял самодельные клеммы и наконечники горелкой, собрал припой, удалил провод (Фото 3).

Обмерил сердечник и определил высоту (ширину) ленты с учетом изоляции. Увы, слишком сильно рассчитывать на плотную укладку не приходится – жесткий кабель, складки изоляции. Попытаемся по возможности свести их к минимуму, рассчитать максимальную длину заготовки провода и намотать сколько влезет. Исходный трансформатор (Фото 2) неплохо работал с коротенькими эрзац-электродами из 3,3 мм медной жилы. Любое увеличение сечения или количества витков «вторички» ощутимо улучшит его свойства.

Моя заготовка для самодельного провода-шины – небольшой рулон медной отожженной фольги, доставшейся по случаю (Фото 4).

По магнитопроводу определил максимальную вероятную длину шины, накинул запас для некоротких выводов. Местами мятую фольгу, по возможности, выровнял, расстелив на ровной поверхности и с усилием прошелся по ней гладким цилиндром – литровой стеклянной банкой (Фото 5).

Освободил в мастерской большой стол, отрезанный кусок-заготовка в аккурат на нем помещался, что сильно упростило работу. Распустил заготовку на ленточки – каждую размечал, отчерчивал очередную границу под длинную линейку – алюминиевую квадратную трубу. Использовал слесарную чертилку. На темной меди процарапанный светлый след виден очень хорошо. Резал фольгу обычными, старыми портновскими ножницами. Тяжеловато, но получается несколько точнее, чем специальными по металлу. Спешить мне было некуда, растянул удовольствие на несколько дней. После резки край имеет небольшой заусенец на обоих частях. Выравнивал его, насколько возможно, той же банкой.

На самом деле получилось еще несколько больше – значения округлял в меньшую сторону. То есть – «не менее» 48 мм2.

Суперзадача – изолировать витки шины друг от друга. Увы, обычные намоточные приемы, вроде киперной ленты или бумажных полос с бахромой здесь не годятся и придется заранее изолировать весь намоточный провод. Здесь, применил термотрубку подходящего диаметра (Фото 8). Кроме прочего, она неплохо скользит даже без дополнительной смазки, что полезно при плотной намотке-продевании.

Сложив стопку лент, скрепил их в нескольких местах прищепками, примял острые торчащие углы на торце шины и в несколько приемов натянул термотрубку. Строительным феном с широким наконечником последовательно усадил термотрубку на меди. Левой рукой в нетонкой матерчатой перчатке, при необходимости выравнивал стопку лент по ширине, приминал волны.

Намотка изолированной шиной по ширине окна особенностей не имеет, за исключением, разве что, первого вывода. Разумеется, нужно правильно определить и выполнить направление намотки, совпадающее с таковым, у обмотки первичной. Контрольной, может быть пробная намотка из нескольких витков любого изолированного провода (Фото 9).

Выполнена куском двухжильного сетевого шнура. После подачи на сетевую обмотку стандартных ~220В на пробной обмотке должно появиться соответствующее виткам (примерно помноженное на 0,8) переменное же, напряжение.

Увы, в действительности, витков влезло меньше ожидаемого из-за трудноустранимых образующихся при намотке складок на самой ленте и изоляции. Тем не менее, получилось три витка сечением 48 мм2, с длинными мягкими выводами. При сетевом напряжении ~220В они дают чуть больше ~2,5 В. На такую обмотку с выводами около 20 см, ушло 1.2 метра самодельной шины.

Простейший сварочный клюв на основе такого трансформатора.

Babay Mazay, август, 2022 г.

Точечная сварка в домашней лаборатории-мастерской – полезный аппарат расширяющий возможности. Опуская основное, популярное ныне, его применение – сборку и ремонт аккумуляторных батарей, точечная сварка удобна при изготовлении вещиц из нетолстых листовых материалов, например, кровельной 0,45…0,5 мм толщиной оцинкованной стали. Это элементы корпусов для некрупных приборов, кожухи и прочее подобное. Точечная сварка используется для приваривания выводов к часовым элементам питания для применения в высококачественных ламповых усилителях ЗЧ (смещение). Наконец, без точечной сварки не обойтись в электровакуумном деле.

Что потребовалось для изготовления.

Кроме элементов и материалов - набор простых столярных и некрупных слесарных инструментов, набор для электромонтажа, ЛКМ, крепеж, мелочи.

Проектирование.

Самый толстый предполагаемый материал для сварки – сталь 0,5 мм толщиной, самый тонкий – на порядок меньше, т. е. требуется значительный диапазон регулировки и точная выдержка. Здесь, применил готовый фабричный контроллер китайского производства (Фото 2).

Регулирование кнопочное, индикаторы светодиодные семисегментные. Питание модуля переменным током 9…12 В от небольшого вспомогательного трансформатора. Запуск при замыкании контактов на колодке (кнопка, педаль). Отключаемая звуковая сигнализация.

Сварочный трансформатор. Сердце прибора и его возможности. К с частью, в связи с распространением аккумуляторной электротяги в разного рода подвижных механизмах, накоплен большой опыт использования перемотанного высоковольтного трансформатора от микроволновой печи. Кажется, это его лучшее применение, даже по сравнению с исходным – завышенный ток покоя и весьма скромные для заявленной мощности габариты, делают его длительное включение расточительным и опасным. Другое дело точечная сварка – относительно дешевый, а иногда и бесплатный, трансформатор. Мощный, компактный, легко переделываемый. А что до перегрева и перерасхода, так здесь он будет работать секунды.

К делу.

Дополнительные панели для установочных элементов сделал из нетолстого листового текстолита. Такой прием позволяет с удобством использовать для стенок корпуса материал значительной толщины (дерево, фанера).

Первое – нетолстым (1,5 мм) сверлом. Для точности. Дальше, рассверливание нужным диаметром. Сверлильной станок, средние обороты, предварительное накернивание центров отверстий на стальной плите.

Просверлил радиатор, нарезал резьбу. Прикрутил прибор за фланец, корпус дополнительно прижал парой нашедшихся кронштейнов. Под металлическую спину симистора плюхнул немного КТП-8.

Сварочный трансформатор - на основе высоковольтного от микроволновой печи. Доработан и имеет самодельную вторичную обмотку 20 (?) мм2. 2 витка.

Выточенные из латунного прутка с нарезанной резьбой М10х1. Наконечники для провода сделал из медной трубки. Спаял.

Лист отрихтовал, разметил, вырезал заготовки ножницами по металлу. Жесткой щеткой с мылом и водой отмыл и высушил заготовки.

Корпус прибора. Скомпоновал элементы аппарата и вычертил в КАДе. Из 10 мм фанеры нарезал заготовки стенок. Дно сделал из двух склеенных слоев такой фанеры. Собирал на столярный ПВА и некрупные гвоздики.

После грунтовки некрупной затертой наждачкой пригладил встопорщившиеся волокна.

Недлинные, откусывал им половину оставляя шляпку с хвостиком около 5 мм. Забивал небольшим молоточком поддерживая изнутри деревяшку тяжелым обрезком крупного швеллера.

Два вентилятора обдувают сварочный трансформатор и радиатор силового  ключа-симистора. Каждый свое. Вентиляторы запитаны постоянным напряжением 9 В. Через диодный мост от маломощного вспомогательного трансформатора. Контроллер имеет свой собственный бортовой выпрямитель-стабилизатор и питается переменными 9 В. Автоматический выключатель установил на обрезке стандартной DIN-рейки привинченной парой саморезов к нарочитому брусочку. Остальное очевидно.

Сварочный трансформатор закреплен винтами М4 с усиленными шайбами. Полоски резины приклеил "Моментом" – хорошие нескользящие ножки, опять же – «потай» для головок винтов.

Значения обоих параметров средние, есть куда и уменьшать и увеличивать. Регулирование четкое и удобное, подбирать режим легко.

Окончательный вариант распечатал на плотной фотобумаге. Вырезал скальпелем. Для маскировки неработающих сегментов индикатора, прямо на него наклеил слой бумажного малярного скотча.

В сборе, блок планируется как столик-подставка для нахлобученного сверху некрупного рычажного прижима (электродов). Отсюда незакрепленная верхняя крышка – придавится, и клеммы сзади.

Сварочные электроды должны быть массивными и из меди или сплавов – мои проволочные эрзацы, даже такие короткие,  на высоких токах и выдержках раскаляются докрасна.

Отключение сопутствующего всяким манипуляциям звукового «БИП!» в контроллере – одновременное нажатие пары нижних кнопок. Включение – верхних.

Дальнейшая модернизация прибора - перемотка силового трансформатора шиной из фольги для работы в удобном и компактном "местном" сварочном прижиме и вживление его в ящик аппарата.

Babay Mazay, июль, 2022 г.