Аппарат точечной сварки для аккумуляторов своими руками

Аккумуляторы применяются во многих бытовых приборах и инструментах. Иногда, необходимо заменить один или несколько элементов. Они соединяются в блок определенного напряжения, и полюса привариваются между собой металлической полосой при помощи точечной сварки.

Метод пайки здесь не подходит, так как при таком способе соединения происходит сильный нагрев внутренней части батареи, что приводит к выходу ее из строя. Поэтому если требуется самостоятельно провести ремонт литий-ионных батарей, то нужно приобрести аппарат точечной сварки (споттер) или сделать его самому.

Простейший способ

Самый простой способ – это сварка аккумуляторов самой аккумуляторной батареей. Для этого потребуется:

любой автомобильный аккумулятор, подойдет от дрели или шуруповерта;
два жала паяльника или кусок толстого одножильного медного провода;
реле на 500-1000 А;
конденсатор;
переменный резистор;
многожильный медный провод сечением 30-40 мм2;
переключатель.

В полевых условиях, чтобы приварить к батарее никелевую пластину, достаточно аккумулятора, проводов для зарядки, куска монолитного провода и изоленты.

Из провода делается два электрода. Их концы зачищают, выравнивают и фиксируют изолентой. Между концами проводов должно быть расстояние 2-3 мм, торцы находятся в одной плоскости.

За другие концы монолитного провода цепляют с помощью зажимов кабеля для зарядки. Предварительно зарядный кабель присоединяется к клеммам рабочего аккумулятора. Полярность значения не имеет.

Точечная сварка готова. Никелевая лента устанавливается на литиевый аккумулятор. К ленте прижимают концы электродов, которые находятся под напряжением.

Произойдет короткое замыкание, и металл в точке соприкосновения расплавится. Электроды надо быстро убрать во избежание прожигания никелевой пластины.

В домашних условиях

Для удобства и повышения качества сварки в домашних условиях применяют дополнительные элементы.

Многожильный силовой провод с помощью зажимов присоединяют к рабочему аккумулятору, а другие концы к нормально-разомкнутому контакту реле и к жалу паяльника.

Второй контакт реле подсоединяют ко второму жалу. В результате получается такая схема, что при замыкании контактов реле на концах жал (электродов) будет присутствовать напряжение рабочего аккумулятора.

Для управления реле используется конденсатор большой емкости, резистор и переключатель. Конденсатор и резистор соединяются последовательно. Один вывод конденсатора подключен к батарее. Общий вывод переключателя подсоединяется к резистору.

В исходном состоянии переключатель должен находиться в положении, когда он замкнут на рабочий аккумулятор. Конденсатор зарядится. Обмотка управления реле одним контактом подсоединяется к выводу емкости, соединенной с аккумулятором, а второй подсоединяется к свободному выводу переключателя.

При переключении напряжение с конденсатора поступает на управляющую обмоток. Пока емкость разряжается, реле замкнуто, и через него может проходить ток в случае замыкания цепи.

Для сварки достаточно на элемент литиевого аккумулятора поставить никелевую соединительную ленту, на нее два жала, прижать и нажать на переключатель. Контакты реле замкнутся, на электродах появится напряжение.

Так как они замкнуты через пластину, через нее потечет ток короткого замыкания, который вызовет расплавление металла между точками касания электродов. Сварка произведена.

С помощью резистора можно регулировать длительность управляющего импульса. Регулировку можно проводить опытным путем. Она необходима при изменении напряжения рабочего аккумулятора и толщины свариваемого материала.

Из трансформатора

Точечную сварку для аккумуляторов можно сделать своими руками из трансформатора. Ею можно сваривать не только батареи, но и любые тонкие металлические изделия.

Для сварки аккумуляторов трансформатор большой мощности не требуется, на 300-500 Вт достаточно. Главное, чтобы была возможность перемотать вторичную обмотку.

Первичная обмотка должна быть на 220В 50 Гц. В качестве намоточного провода на вторичную обмотку нужно применить изолированный медный провод большого диаметра. Требуется сделать три-четыре витка.

Корпус аппарата точечной сварки можно сделать из оргстекла или фанеры. Оргстекло конечно предпочтительней. Основание корпуса должно быть такого размера, чтобы вмещался трансформатор с соединительными проводами, кнопка и рычаг с электродами.

Рычаг крепится на оси между стойками из алюминиевого уголка, которые в свою очередь саморезами закрепляются к основе прибора. Длина рычага делается с таким расчетом, чтобы электроды, закрепленные на нем, доходили до рабочей площадки основания устройства. Диаметр электродов должен быть 3-5 мм. Их концы подтачивают и выравнивают торцы.

Вторичная обмотка трансформатора подключается к электродам с помощью многожильного медного провода сечением не менее чем сечение электродов. Длина проводов от вторичной обмотки до рабочей части должна быть минимальной. Соединения лучше проварить для уменьшения сопротивления цепи или соединять через клеммные колодки под винт.

Рабочая кнопка устанавливается на одном из выводов вторичной обмотки. На рычаге и кнопке устанавливаются пружины. Они нужны для их быстрого возвращения в исходное состояние.

Чтобы установить определенную длительность сварочного импульса, вместо кнопки можно использовать тиристор или силовое реле, управляемое RC цепью. Резистор должен быть переменным, а емкость конденсатора достаточно большой, чтобы позволял менять длительность импульса в пределах от десятков до сотен миллисекунд.

Имеется большое количество схемных реализаций точечной сварки для аккумуляторов. Многое зависит от имеющихся материалов. Схемы могут меняться для увеличения функциональности устройства, улучшения его потребительских свойств, но суть остается прежней.

Аппарат из конденсаторов

Аппарат для точечной сварки из конденсаторов потребует 8 емкостей по 15000 мкФ на напряжение 25 В. Конденсаторы надо соединить параллельно, чтобы общая емкость стала 120000 мкФ.

Для зарядки можно использовать любой источник напряжения на 12-24 В. Подключается он через выключатель. К выводам конденсатора также подсоединяются электроды через медный кабель сечением 16-30 мм2.

Электроды располагаются параллельно друг другу на расстоянии трех миллиметров. Торцы обтачиваются и выравниваются. Процесс сварки происходит следующим образом.

Конденсаторы заряжаются, выключатель отключает источник зарядки. Никелевая соединительная пластина устанавливается на аккумуляторе. Электроды прижимаются к пластине, замыкая выводы конденсаторов через нее.

Пока происходит разряд емкости идет процесс сварки в точке контакта. Для регулировки длительности импульса можно использовать тиристор, управляемый RC цепью с заданными параметрами.

Точечная сварка для аккумуляторов от обычной точечной сварки отличается малой мощностью и формой рабочих элементов. У обычных аппаратов свариваемая деталь находится между электродами, у сварки для аккумуляторов электроды располагаются с одной стороны свариваемого изделия.

Точечная сварка своими руками — свариваем аккумуляторы

Точечная сварка своими руками — мне потребовалось сделать модернизацию аккумуляторной батареи шуруповерта, то-есть заменить NiCd батареи на литиевые емкости 18650. А для того, чтобы соединить между собой банки и не навредить им, нужно быстрое и надежное соединение. Объединять емкости путем пайки — это плохой вариант, так как во время такой процедуры происходит сильный нагрев аккумулятора.

Вследствие чего, электролит может закипеть и парами разорвать оболочку баллона. Дома под рукой оказалась выжившая свой срок микроволновая печь, вот из нее я настроился изготовить необходимую мне точечную контактную сварку. По расчетам данная сварка, выполненная на трансформаторе от микроволновой печи может обеспечить выходной ток до 850А.

Перечень деталей и необходимых инструментов:

Трансформатор от микроволновой печи;
Клеммник для соединения проводов;
Отрезок медного провода сечением 2,26мм²;
Восьми миллиметровый многожильный провод;
Контролер с таймером;
Блок питания на 12v/0,5А;
Корпус от компьютерного блока питания;
Выключатель 220v;
Одиночный кнопочный выключатель без фиксации;
Небольшая рейка из дерева;
Подходящая пружина.

Точечная сварка своими руками в подробностях:

Пункт 1

Во первых нужно где-то раздобыть ненужную микроволновку, но с функционирующим трансформатором, чем он будет мощнее, тем лучше для изготовления точечной сварки. Далее демонтируем из нее транс, как я писал выше, мне достался с током потребления 850А.

Теперь приступаем к разборке компьютерного блока питания, выбрасываем из корпуса все, кроме гнезда для подключения сети 220v. В дальнейшем в этот корпус будем монтировать все детали, необходимые для точечной сварки.

Сейчас нужно установить в корпус силовой трансформатор, плату контроллера с таймером и блок питания, тщательно выполняем компоновку всех комплектующих. Затем намечаем где должны быть отверстия под крепежные винты, которые нужно будет просверлить.

Пункт 2

Удаление вторичной обмотки

На этом шаге нам необходимо убрать вторичную обмотку с трансформатора от печки, чтобы не ошибиться ориентируетесь по обмотке с самым тонким проводом. Это и есть вторичка, а потом вместо нее нужно будет намотать восьми миллиметровым проводом новую вторичную обмотку.

Чтобы облегчить процесс удаления вторички с трансформатора без его разборки, для этого подойдет остро заточенное зубило либо стамеска. Этими инструментами проще всего можно убрать эмаль-провод, просто элементарно срезаем его с одной стороны, потом с другой. Когда все срезали, оставшийся в трансформаторе эмаль-провод можно удалить с помощью плоскогубцев либо просто выбить сверлом. Я лично удалял при помощи сверла.

Пункт 3

Размещение новой обмотки

Теперь взамен удаленной обмотки требуется разместить на сердечнике новую в количестве двух витков силовым проводом. Устанавливаем подготовленный трансформатор в корпус. В районе решетки для циркуляции воздуха делаем пару отверстий, через них будут пропускаться выводы катушки. Теперь сверлим намеченные ранее отверстия в днище корпуса для фиксации трансформатора.

Вслед за этим мы должны установить на фронтальной панели плату контроллера с таймером, а немного ниже ставим светодиод в подготовленное отверстие. Однако, прежде чем это сделать, светодиод нужно предварительно выпаять из платы, а его выводы удлинить тонким проводом.

На тыльную панель помещаем сетевой выключатель.

На следующей картинке показана схема соединения всех элементов:

У блока питания удаляем вилку, ввиду того, что она скрадывает полезное пространство, а затем напрямую к разъему питания подпаиваем отрезками проводов. Все элементы точечной сварки паяются кусками проводов, но от контроллера до транса я выполнил на клеммах. Теперь нужно подключить к таймеру кнопочный выключатель, который не имеет фиксатора. При помощи потенциометра устанавливаем на таймере время импульсного разряда, во время которого происходит точечная сварка деталей. Оптимальное время разряда выбирается уже в процессе сварки.

Пункт 4

Используя металлические уголки фиксируем на корпусе аппарата деревянную рейку.

Извлекаем из клеммной планки элементы для зажима проводов и вставляем их на подготовленные концы проводов и фиксируем винтами. Теперь крепим их к рейке при помощи шурупов.

Кнопочный выключатель также помещаем на рейке, предварительно сделав для него отверстие:

Делаем контактные электроды, если нет возможности выточить на токарном станке такие контакты, то тогда из медного провода сечением 2,26 мм² скручиваем как показано на картинке. Не забудьте немного заострить их концы:

Крепим их в клеммных зажимах:

Пункт 5

Продолжая процесс точечная сварка своими руками, настало время установить пружину для выполнения реверса после разряда импульса на детали. Для выполнения этой операции крепим на крышке корпуса добавочную рейку.

На этом этапе можно считать, что сборка точечной сварки закончена. Устройство получилось очень мощное, поэтому при сварке тонких деталей нужно контролировать время отсечки таймера.

В супермаркетах электротехники можно приобрести аппарат для точечной сварки пальчиковых аккумуляторов разной конструкции. Такие приборы стоят довольно дорого. Сделанная точечная сварка для аккумуляторов своими руками значительно экономит финансовые средства. Сделать такое оборудование у себя дома под силу каждому любителю радиотехники.

Принцип работы контактной сварки

Тем, кто увлечён изготовлением самодельных мобильных электротехнических устройств, порой просто необходимо обзавестись аппаратом контактной сварки. Созданная точечная сварка своими руками для литиевых аккумуляторов практически их не нагревает, что сохраняет чувствительную структуру изделий от разрушения.

Контактная сварка металлических элементов осуществляется на узкой мини площадке диаметром около 2 мм. Мощный электрический импульс электрического тока в рабочей зоне плавит металл и этим скрепляет детали. Нагрев высокого уровня (около 10000С) происходит только в точке контакта и дальше не распространяется.

Время прохождения импульса составляет не более 450-500 мл сек. На самодельной установке временной промежуток устанавливают резистором (переменного сопротивления). Сила сварочного тока может достигать в пределах 450-1300 ампер. Технические параметры сварочного оборудования регулируются конденсатором и трансформатором.

В сварочных устройствах устанавливают контакторы, изготовленные из медных заготовок. В домашней мастерской электроды можно изготовить из обточенных жал ненужных паяльников. Цветной металл является эффективным проводником большой силы тока. Соединительные медные кабели подбирают равными по площади поперечного сечения с диаметром электрода.

Обратите внимание! Концы проводов запрессовывают в медные наконечники с монтажными отверстиями, их соединяют болтами из меди с электродами.

Как осуществляется контактная сварка

Соединение точечной сваркой клемм акб происходит следующим образом:

Никелевую полоску укладывают на выводы полюсов батарей.
Пару электродов опускают на полосу в месте положения клеммы.
Нажимают на пусковую кнопку сварочного аппарата. Происходит подача мощного импульса в рабочую зону.
В результате происходит сваривание никельной пластины с выводом аккумулятора.
Передвигая оборудование, продолжают заваривать очередные контакты.
Сварка аккумуляторов обязательно должна сопровождаться каждый раз сменой полярности полюсов очередной батареи.

Изготовление сварочного оборудования своими руками

Прежде, чем приступить к изготовлению аппарата, надо определиться с его конструкцией. В сети интернет публикуют массу вариантов, как изготавливается контактная сварка для пальчиковых аккумуляторов. Один из вариантов устройства изготавливают в таком порядке.

Подготовка оборудования и материалов

Перед началом работ нужно подготовить необходимое оборудование и материалы:

трансформатор;
переменное сопротивление – резистор;
силовой кабель длиной 2 м, площадь поперечного сечения которого составляет около 32 кв. мм;
обжимные наконечники из меди;
поддон с отверстиями ø 18 мм;
полотно из оргстекла размером 300 х 300 мм;
метизы;
две пружины;
двужильный провод;
контакторы в количестве 2 шт.;
два выточенных из меди цилиндра ø 45 мм х 30 мм;
микровключатель;
сварочная полоска из никеля.

Важно! В статье габариты и число элементов сборки приводятся отвлечённо. Здесь предлагаются только рекомендации, как лучше сделать сварочный аппарат.

Инструкция изготовления сварочного устройства

Оргстекла разрезают циркулярной пилой или электролобзиком на отрезки согласно чертежу;
В них проделывают отверстия, внутри которых затем нарезают резьбу.
Соединяют детали в прозрачный короб силового блока;
В трансформаторе демонтируют вторичную обмотку;
На первичную обмотку наматывают два витка силового кабеля.
Свободные концы кабеля зачищают. Их обжимают наконечниками.
Концы контакторов затачивают абразивным диском до получения «пятачков» площадью около 1 мм2.
Жилы сетевого провода подсоединяют к первичной обмотке трансформатора.
В один из проводов последовательно врезают микровключатель и резистор.
На другом конце сетевого шнура закрепляют вилку для подключения к розетке электрической бытовой сети.
Трансформатор закрепляют винтами в корпусе аппарата.
Микровключатель фиксируют на одной из боковых сторон короба.
Так же крепят резистор.
Сбоку и по центру в медных цилиндрах просверливают монтажные отверстия.
В цилиндры продевают контакторы-электроды.
Через монтажные отверстия винтами крепят наконечники к боковым сторонам бочонков.
Из двух площадок из оргстекла, пружин, бочонков с электродами собирают подъёмно-опускной механизм, который фиксируется на корпусе силового блока.
Вилку подключают к розетке.
Опуская подпружиненную пластину с электродами, прижимают контактную полоску к полюсу акб.
Остаётся заваривать батареи, объединяя их в блок.

Инструкция по применению сварочной установки

Аппарат помещают на верстак или на рабочий стол так, чтобы оператор мог комфортно управлять процессом сварки:
Пальчиковые акб вставляют в проёмы платформы. Гнёзда сделаны так, чтобы, кроме батарей, свободно помещалась контактная лента (см. видео ниже).
Платформу подводят под электроды.
Рукой опускают верхнюю планку с медными контакторами, прижимая ленту к очередной клемме.
Пальцем другой руки нажимают на кнопку микровыключателя. Происходит точечное сваривание никелевой полоски с выводом аккумулятора.
Планку возвращают в первоначальное положение.
Платформу передвигают, подставляя очередное соединение.
Процесс сварки повторяют.
После того, когда заварены верхние клеммы, блок переворачивают и ленту загибают вверх, заводя её на очередные клеммы.
Сваривают выводы полюсов с никелевой полосой.
Остаётся приваривать к конечным сварным узлам блока соединительные клеммы, с помощью которых блок подсоединяют к потребителю.

Важно! Перед началом работ необходимо проверить сварку на ненужных деталях. В случае выявления прогара или непровара резистором (диммером) выставляют правильную силу тока установки.

Советы эксперта

Короб силового блока из оргстекла должен представлять собой полностью закрытый корпус. Это исключит контакт оператора установки с внутренними деталями, находящимися под высоким напряжением;
Корпус сварочной установки лучше окрасить изнутри чёрной эмалью. Это придаст ему красивый вид;
Обязательно нужно выдерживать равенство площадей сечений силового кабеля и медных контакторов. Иначе могут возникать нарушения технических параметров рабочей силы и напряжения тока аппарата;
При работе со сваркой на руках работника обязательно должны быть надеты диэлектрические перчатки;
Если под рукой не оказалось фирменной контактной ленты, её можно вырезать из пивной банки.

Изготовленная своими руками точечная сварка существенно сэкономит финансовые затраты. Никогда нельзя забывать о правилах техники безопасности во время сборки и эксплуатации электротехнического оборудования.