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尝试制作一个首饰点焊机。

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发表于 2018-3-22 01:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
平时做点小东西,有时候会需要焊一些很细小的零件,
钎焊强度不够,氩弧焊代价比较大,而且还需要手艺。
虽然自己用微波炉变压器做了个点焊机,但是遇到一些有特殊需要的场合,点焊机也不适用。
在油管上看到有首饰激光焊机的介绍视频,看起来很合适,
上淘宝搜了一下,被五位数的价格吓到了。
不过有了意外收获,看到一种叫做首饰点焊机的东西。
淘宝上也叫焊圈机,卖几百块一台。
感觉挺好,但是又不知道合不合用,买一台来如果不合适,也是个不大不小的损失。
所以决定DIY一个,先试试效果。
说干就干,先根据能找到的非常有限的资料猜测了一下工作原理,

原理图

原理图

↑原理图↑
原理其实很简单,熟悉氩弧焊的朋友应该很好理解。
焊接的主要能量来自四个储能电容,
高压发生器,放电隙,高压电容和引弧变压器用于引弧,
所以焊接的时候,钨针和被焊件之间是不接触的。
平时钨针和被焊件之间只有几十伏的电压,相对比较安全。

接下来直奔电子大楼,买了一堆元器件,晚上花了两个小时,做了个原型机看看效果。

全景

全景

↑整体组成↑
输出73V30W的小变压器整流后经过500欧10W的水泥电阻对主储能电容进行充电,
然后由高压引弧电路引弧后,钨针与被焊金属之间放电,建立等电弧通路,
储能电容通过电弧继续放电,瞬间融化被焊金属,完成焊接。

储能电容

储能电容

250V2200uF

250V2200uF

↑主储能电容,250V/2200uF,四个,白色的是水泥电阻,充电限流用的。↑

储能电容充电按钮

储能电容充电按钮

↑储能电容充电按钮↑
为安全起见,平时电容不充电,需要焊接时,按下充电按钮,变压器输出经全桥整流后,通过限流电阻对储能电容充电。
IMG_20180321_221915.jpg
↑最高可以充电到100V↑
由于限流电阻选的比较大,充电速度不快,充电时观察电压表上的指示,
当电压达到需要值的时候,松开充电按钮,电压即保持在需要的值上。
IMG_20180321_222011.jpg
↑放电后电容两端残余电压大约30V左右↑

引弧部分

引弧部分

↑引弧电路↑
图中灰色的是高压电容(2000V0.022uF),蓝色的是自己绕的引弧变压器。
在10mm磁棒上,先用0.35mm^2高温线绕5匝,作为初级,绝缘胶布缠绕固定。
再用0.5mm^2高温线绕15匝,作为次级,再用绝缘胶布缠绕固定。

高压发生器

高压发生器

↑高压发生器↑

放电间隙2

放电间隙2

↑放电隙↑
高压发生器是从电蚊拍里拆出来的。
高压发生器产生直流高压,对高压电容充电,
当电容电压足够高时,击穿放电隙放电,
电容与引弧变压器初级产生LC震荡,在引弧变压器次级产生高压脉冲。
引弧变压器次级串联在储能电容放电通路中。
放电隙用圆头装饰螺帽,螺钉和铜柱组装而成,间隙可调。
用圆头电极的好处是放电强度比较大,利于引弧。

钨针

钨针

↑焊接用的钨针↑
钨针与被焊金属之间不接触,所以不会造成粘针。

钨针直接在铝合金上放电打出的小坑

钨针直接在铝合金上放电打出的小坑

↑钨针对铝合金直接放电造成的小坑↑
看起来铝合金之类的低熔点金属是比较好焊的。
接下来尝试焊了一些小金属件,
垫片,金属圈之类的。
问题出现了。
对小金属圈,焊接效果不错,在选择合适的储能电容充电电压后,可以比较好地焊接小金属圈,
但是在焊接垫片和金属片的时候,发现无法焊接,焊不透。

很薄的不锈钢垫片可以点焊

很薄的不锈钢垫片可以点焊

↑很薄的不锈钢垫片可以焊↑

薄垫片焊点特写

薄垫片焊点特写

↑至少从外观来看,焊点还不错↑
但是只能焊很薄的金属片和细小的金属圈。
稍微厚一点的就焊不透了。

稍微厚一点的垫片就焊不上了

稍微厚一点的垫片就焊不上了

铁片焊不上

铁片焊不上

铁片2

铁片2

铁片3

铁片3

↑焊不透啊焊不透↑
初步分析后,估计原因可能是储能电容容量偏小了。
由于电容容量小,要想达到比较大的放电能量,就必须提高充电电压,
但是过高的充电电压会导致放电电弧强度过大,虽然可以形成少量的金属熔池,
但是融化后的金属液被电弧炸飞了,所以焊不起来。
下一步打算将储能电容容量翻倍,降低充电电压,再看看焊接效果。
总结:
引弧成功率很高,能够成功引弧的储能电容电压范围也比较宽,从40V左右到100多V,都可以可靠引弧和放电。
焊细小的金属丝和很薄的金属片是可以的,但是厚了不行。
下一步主要尝试更多的储能电容等办法来改善焊接效果。

储能电容充电变压器

储能电容充电变压器

放电间隙

放电间隙

灰色的是高压引弧电容,2000V0.022uF

灰色的是高压引弧电容,2000V0.022uF

焊的小圈

焊的小圈
IMG_20180321_222049.jpg
IMG_20180321_222106.jpg

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kekokele + 2 感谢你分享的实验,希望能读到更多更好的经.

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欢迎继续阅读楼主其他信息

发表于 2018-3-22 07:55 | 显示全部楼层
被楼主强大的动手能力折服了!!!
发表于 2018-3-22 20:05 | 显示全部楼层
与其码这么多字,还不如来一段视频

来自苹果客户端来自苹果客户端
发表于 2018-3-23 13:00 | 显示全部楼层
增大容量.....应该用小容量电容多个并联,减少充电时间,加快焊接时瞬间放电速度,减少氧化


下面是氩弧焊经验
钨钢针越尖,也就是磨的角度越小,熔池越深,面积减少,反之,熔池面积大而浅
发表于 2018-3-23 13:15 | 显示全部楼层
和火花机的电源设计差不多,只是火花机是火花放电,使用更高的频率和更小的放电容量,这个是电弧放电,电流密度大,类似于电焊机,楼主强大
 楼主| 发表于 2018-3-23 17:14 | 显示全部楼层
xp716 发表于 2018-3-22 20:05
与其码这么多字,还不如来一段视频

视频不是没有,不过贴视频只能说明效果,而目前来看效果不太好,还需要改进。
我发帖还有一个目的是给更多有类似需求的朋友提供一个参考,大家可以吸取教训和经验,做出更好的东西。
谢谢

 楼主| 发表于 2018-3-23 17:16 | 显示全部楼层
骷髅精灵 发表于 2018-3-23 13:00
增大容量.....应该用小容量电容多个并联,减少充电时间,加快焊接时瞬间放电速度,减少氧化

感谢提供宝贵的经验。
目前的问题是钨针磨尖后,经受几次放电,尖部就变圆了。
不知道原因,只能不停的磨。

发表于 2018-3-23 22:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 kekokele 于 2018-3-23 23:13 编辑
ForkEureka 发表于 2018-3-23 17:16
感谢提供宝贵的经验。
目前的问题是钨针磨尖后,经受几次放电,尖部就变圆了。
不知道原因,只能不停的 ...

变压器功率选的太小,电容蓄能能量太小,所以造成放电能量不够,只能焊接细小的金属。



这个放电引弧间隙可以用车上拆下的旧火花塞代替。我见过一些廉价的氩弧焊机有用过的。

至于钨极烧损是因为没有氩气保护,用氩气保护就是氩弧焊了,点焊机不用保护气体是因为,它没有引弧,是靠大短路电流直接熔化内部金属,还没等氧化就已经冷却凝结了。
所以改进思路应该是电弧不能太大,主要能量作用于点焊。
首饰点焊机的电流在20-30A,甚至还大,80A,基本引弧后就是点焊机原理。20A点焊机能焊1毫米直径以内,60A的能焊2毫米直径以内。

电容量估计应该在0.2F左右,1F=1000 mF=1000000 uF。是你现有容量的22.72倍。至少你应增加10倍容量试试。变压器也应该200W以上,否则充电时间太长。电压不能太高,氩弧焊机输出特性是斗降,空载1百多V。引弧后迅速下降到40-50V。


发表于 2018-3-24 06:36 | 显示全部楼层
期待楼主成功
发表于 2018-3-24 22:11 | 显示全部楼层
楼主这洞洞板是不是没有焊盘啊
发表于 2018-3-25 09:02 | 显示全部楼层
很强,这也能自己做啊
发表于 2018-4-9 11:20 | 显示全部楼层
懂机械和电子的人真的很牛!
发表于 2018-7-9 15:20 | 显示全部楼层
对于diy些小玩意,这机器还是有用的,功率尽可能的大些。
发表于 2018-7-12 11:33 | 显示全部楼层
楼主强大啊
这个焊接的时候会不会触电啊
发表于 2018-8-8 09:51 | 显示全部楼层
我看淘宝买的可以调节电流的,不知道怎么做到的,还是调节时间而已
发表于 2018-11-6 01:19 | 显示全部楼层
淘宝上卖的是可以调节电流的,不过不是电容直接放电的,是通过一个变压器放电的,调节电流是通过电容上充电电压进行调节的
发表于 2018-11-6 09:27 | 显示全部楼层
这机器和氩弧焊机应该差不多吧?就是功率小点?
发表于 2018-11-23 23:33 ——“来自手机” | 显示全部楼层
我淘宝买的20A的怎么改大,厚点的都焊不住
发表于 2018-12-17 17:55 | 显示全部楼层
这个不太懂原理,那个放电 间隙是做什么用的。这个不是钨钢针跟被焊件间拉弧吗。
发表于 2018-12-18 00:10 | 显示全部楼层
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