顕微鏡下でのスポット溶接

ハムスターが友達に挨拶します！



今日の投稿は、18650バッテリーなどのスポット抵抗溶接用のデバイスに専念します。このコースでは、このようなデバイスを組み立て、その操作の基本原理を分析し、顕微鏡で溶接箇所を詳細に調べます。今日、バッテリーは簡単ではありません。文字通り1つの変圧器と1つのコントローラーで構成される溶接機のように見えますが、ここで何がうまくいかない可能性がありますか？！







ある晴れた朝、あなたのスクリュードライバーが死んだと想像してみてください。ドライバーでネジを締めるのは王室の仕事ではないので、問題を解決する必要があります。ニッケルの蓄積者が犯人であり、ワインを飲み、剣と戦うために時期尚早にヴァルハラに行きました。それらは、前任者よりも性能が何倍も優れているコンパクトな大電流リチウムイオン電池に置き換えられました。

技術によれば、そのような缶は、導電性テープを電池本体に溶接するスポット接触溶接によって接続されている。バッテリーの内部が過熱し、早期故障につながる可能性があるため、ここではんだ付けアイロンを使用することはお勧めしません。バランサー付きのいわゆるBMSボードをアセンブリに取り付け、ドライバーを組み立てます。今、彼は新品のように働いています。Vitya







は私を溶接機を作るというアイデアに駆り立てました。文字通りすべてを修理する人。さまざまなデバイスにバッテリーを再梱包するために、彼はスポット抵抗溶接用の装置を使用するだけです。ここでの接続は非常に強力であるため、テープは文字通りギブレットで剥がれます。私はこのデバイスに感銘を受け、それが何をどのように機能するかを理解する必要がありました。







実際、ここではすべてが非常に単純であることが判明しました。デバイスの心臓部は、巻き戻された二次巻線を備えたマイクロ波トランスと、溶接パルスを生成するために必要な時間、MOTの一次巻線を主電源電圧に接続するコントローラです。また、コントローラー用の電源、1対の銅ケーブルラグ、1.5平方メートルが必要です。んん。そして、すべての電子機器を収容するハウジング。カットオフ二次巻線を備えた700W MOTを長い間置いていましたが、どこかに取り付ける理由がありました。







磁気シャントを取り外し、太いワイヤーを挿入する穴を注意深く清掃します。エッジには特に注意を払っています。エッジは非常に鋭利で、ケーブルの絶縁を簡単に損傷する可能性があります。



ケーブル自体に関しては、ここでお金を節約せず、この仲間をここに連れて行く方が良いです。断面積が25平方のRCGM。んん。ロシア製「Rybinskkabel」。これはトリッキーな撚り線で、硬度が増した有機シリコンゴムから絶縁され、エナメルまたは耐熱ワニスを含浸させたグラスファイバーで編まれています。それは非常に薄くて柔軟です。ワイヤーの絶縁は高温にまったく無関心であり、ライターの炎は少なくともいくらかのくすぶりを引き起こすことはほとんどありません。耐熱蛇の長さは2.2メートルです。



磁気回路の内側の穴をワセリンで潤滑します。ケーブルでも同じ手順を実行します。ケーブルは安価なケーブルに比べて非常に細いという事実にもかかわらず、4〜5ターンをトランスに適合させるようにしてください。しかし、ここに不運があります。 700 W ILOでは、3ターンしか収容できません。問題ない！レバーとドライバーのシステムが助けになります。一般的に、このような小さな変圧器では、工夫を凝らして4ターン巻きます。







ケーブルラグ。ニース、銅、25平方。技術によると、それらは特別な油圧プレスで圧着する必要があります。さらなる実験の過程でワイヤーが加熱される可能性があるため、ここでははんだ付けは考慮されていません。ここでのワイヤーの圧着は6面マトリックスで行われ、銅スリーブをすべての面から均等に圧着して、高品質の接続を作成します。圧着後に先端に小さなラグが形成される場合があり、ヤスリで取り除く必要があります。その結果、ワイヤーの端に美しい圧着端子が得られます。



次に、抵抗溶接ハンドルの銅棒に接続する必要があります。こちらのボルトは直径8mm、長さ20mmです。必ずグローバーウォッシャーを取り付けてください。操作中に接続ユニットが緩んだ場合でも、確実に保持できます。







抵抗溶接用の最も簡単なハンドルは、aliexpressで注文できます。しかし、私は一人の職人によって作成されたより高度なバージョンが好きでした。彼の名前はGennadyZbukerです。彼自身が溶接機を組み立て、彼が設計して3Dプリンターで印刷するペンでそれらを補います。この設計は、ボタンとスプリングを備えた「ZBU5.1」スポット溶接電極ホルダーと呼ばれます。このようなペンの初期バージョンの3Dモデルは、ThingiverseのWebサイトで見つけることができます。著者は、必要に応じて、誰もが自分の手で同様の電極ホルダーを作成できることを確認しました。それは尊敬に値する！彼のウェブサイトで消耗品を注文することもできます（広告ではなく、推奨事項）。



抵抗溶接用のハンドルも。それはかなりうまくいっています。ケースはABSプラスチックでここに印刷されています。バージョン「5.1」の特徴は、2つのファンが搭載されており、連続運転中に銅製バスバーを冷却できることです。これらは、マイクロUSBコネクタを介して5ボルトから給電されます。消費電流は300mA以下。



練習から、私はすべての実験の間、私はペンを加熱することに成功しなかったと言うでしょう。ここの電極はバネ仕掛けで、「制限スイッチ」ボタンがあり、特定のクランプ力でトリガーされ、溶接のコマンドを出します。この圧縮により、溶接面との良好な電気的接触が提供され、溶接スポット品質の再現性が保証され、火花の形成とバッテリーの溶け落ちがなくなります。ワークピースの加熱と同時圧縮のために、この溶接方法は「電気鍛造」と呼ばれていました。必要に応じて、ハンドルの電極の設計を両面溶接用に変更できます。







電極は耐熱クロムブロンズBrKhTsrで作られています。電極は溶接中にすぐに摩耗するため、600度に加熱したときの形状保持に対する耐性と、1平方ミリメートルあたり最大5kgの圧縮衝撃力の要件が課せられます。作業の過程で、そのような電極は特にくっつかず、燃えません。バッテリーを溶接するための電流パルスは非常に短くする必要があります。そうしないと、ケースに穴が開いて故障につながる可能性があります。







パルス幅を制御するタスクは、1つのサイトから取得された非常に単純なコントローラーにあります。このデバイスは、Arduino NANOに基づいて構築されており、液晶ディスプレイを使用して有用な情報を表示します。メニュー制御はエンコーダーを使用して実行されます。初歩的で単純に私は考え、農場で利用可能なモジュールからデバイスを組み立て始めました。



コントローラの機能は非常にシンプルです。一時停止を挟んで2つの連続したインパルスを放出します。最初の衝動は「加法」と呼ばれ、2番目の衝動は「主」と呼ばれます。金属同士を溶接します。すべてのパルス時間変数は、それらの間の一時停止を含め、エンコーダーによって調整可能です。電源トランスはかなり強力な40Aトライアックで制御され、一次巻線の入力に取り付けられています。 BTA41-600マーキング。



コントローラを使用するのに便利なように、そのすべてのモジュールを1つのボードに配置できます。これにより、arduinからのワイヤの山で混乱することがなくなります。ボードを毒殺し、すべてがどのように機能するかを確認します。ライトが点滅し、回路が正しく組み立てられています。今日、自家製ボードのタイプは、中国での生産を注文する方が収益性が高いため、徐々に姿を消しています。確かに、価格はサイズによって異なりますが、それは別の問題です。







抵抗溶接用のコントローラーモジュールは、指定された場所に合わせて配置します。ボード上の接点が金メッキされていることにお気づきかもしれません。はんだ付けプロセス中にそれらがどのように表示されるかを見るのは興味深いことでした。金メッキの接点の特徴は、金属表面でのさまざまな種類の酸化の影響を受けにくいことです。これにより、ボードを長期間保管できます。これは大企業にも当てはまります。はんだは、フライパンのバターなどの接点にも広がります。



デバイスを組み立てた後、スケッチをarduinaボードにアップロードする必要があります。数回クリックするだけで、FLProgプログラムを介してこれを実行します。プログラムは数秒で脳に注がれ、さらに溶接するために必要なすべての設定が画面に表示されます。







それでは、素敵なコントロールパネルを作りましょう。これを行うには、プラスチックパネルに必要なすべてのウィンドウと将来の穴をマークする必要があります。ドリルで窓を丁寧に切り抜き、最初に修理したドライバーで穴を開けます。



12ボルトのスイッチング電源であるILOケースの内側に配置し、電源ケーブルを内側に押し込みます。その長さは1.5メートルです。必要なすべてのワイヤーをコネクターに、そして原則としてすべてに分配します。電子機器を整理しました。







すべての操作の結果、スポット溶接用の非常に優れたコントローラーが得られました。電源線は、ケースの上部カバーの穴から引き出されます。 「リミットスイッチ」ボタンを接続するためのコネクタもあります。すべてが見た目に美しくシンプルです。それは私には思えたようです。すべてのチャネルサブスクライバーは、何も起こらないことを知っています。何かがうまくいかないに違いない。そして、これはそれらのケースの1つです！動作中のデバイスをテストする時が来ました。







溶接には、古いバッテリーと厚さ0.15mmのニッケルストリップを使用します。パルスごとに溶接時間を20msに設定します。これは、ネットワークからのAC電圧の1周期に対応します。 50 Hzがある場合、それは50分の1です。テストの結果、最短の時間で、テープは単に調理されるだけでなく、焼き尽くされることが判明しました。今ではバッテリーではなく、継続的な換気です...



他の缶では、溶接は少し異なって行われ、ピアシングは少なくなりましたが、電極間のテープは赤に加熱されました。かなり興味深かったです。さらに、一部のバッテリーでは、テープが実質的に剥がれないように溶接されていましたが、他のバッテリーでは、同じ溶接時間でまったく効果がありませんでした。テープは文字通りケースから剥がれ、金属に2つのへこみだけが残りました。デジタルオシロスコープは問題を理解するのに役立ち、さらなる研究のために信号を記録することができます。







バッテリーが焼損した理由は、電源トランスの動作時間であり、設定値と一致していません。開発者のスケッチが別のarduinkaに繰り返しアップロードされたため、ここでの問題は明らかにソフトウェアですが、これでは結果が得られませんでした。これで、設定したパラメーターによると、オプトカプラーの信号は10ミリ秒と60ミリ秒になるはずです。しかし実際には、この時間は数倍長く、80ミリ秒と125ミリ秒です。当然、この時間は電極間のニッケルプレートを過熱し、一部のバッテリーの底を燃やすのに十分です。



あなたの中にプログラマーがいるなら、私はリクエストがあります、コードを見て、そこでエラーを修正してください。シンプルさと繰り返しの点で良いプロジェクトですが、結局は豚が突っ込んでしまいました。このコードのジャングルを理解しようとしましたが、プログラムをロードするときに画像をレンダリングするには、最大限の知識で十分でした。一般的に、私はこれらの問題については遠いですが、大丈夫です！

あなたは状況から抜け出す必要があります。







中国には既製のスポット溶接コントローラーがあります。注文してお待ちください。これは、最も高度なボードバージョンの1つです。モデルNY-DO2X。一時停止でダブルインパルスを与えることに加えて、パワーを調整することも可能です。トライアックは、100アンペアの電流用に設計されたBTA100に取り付けられています。動作電圧は1200Vです。



新しいコントロールパネル用の穴に印を付けて切り抜きます。この段階では、曲がったものを切り落とさないように急いでいません。ボード上にいくつかのコネクタがあります。左側の最初のものには、9ボルトの交流電圧が供給されています。 2つ目は、電極ホルダーまたは外部ペダルのボタンを接続します。 2番目のオプションは、ボタンのないノブがある場合、または単にペダリングを楽​​しむ場合に適しています。ボードに電力を供給するための変圧器は、家庭用電話の古い電源から取り出すことができます。頭には300mAの電流で十分です。



一般的に、私たちはテープをバッテリーに調理しようとします。ハンドルを押すと、衝動があり、ここにあるものがあります。調理は実際には行われず、テープが電極に付着しました。 700 Wの変圧器には、短時間の露出でテープを溶接するのに十分な電力がないように感じます。間違いなく、私は服を着て、より強力なマイクロ波ILOを求めてラジオ市場に行きます。







左から右への変圧器：700W、800W、900W。磁気コアが大きいほど、より多くの電力が得られます。ここでは、900Wバージョンが以前のバージョンよりどれだけ大きいかを確認できます。寸法：長さ106 mm、高さ89 mm、幅66mm。



より高度な溶接機は、家庭用マイクロ波からsofMOTで作成できますが、第一に、巨大なケースが必要です。第二に、これは重量であり、第三に、誰もがそのようなまれなアーティファクトを処理できるわけではありません。神を怒らせないで、ラジオ市場から持ってきた変圧器をナイフの下に置きましょう。金属用のハックソーで二次巻線を切断するのが最も便利です。銅は非常に柔らかいので、かなり速く切れます。



鉄の棒で芯からワイヤーをノックアウトします。合計で、この操作には20分かかります。銅製のブレードは捨てませんが、スクラップとしてレンタルしてビールを購入します。マグネトロンのソフト操作のために取り付けられている磁気シャントを必ず取り外し、前に示したように磁気回路の穴の端を清掃してください。このような大きな変圧器は、4ターンに簡単に収まります。必要に応じて、5番目にも対応できますが、Vaselineは翻訳しませんでした）強力なトライアックと一貫して、新しく巻き戻されたILOの一次巻線をはんだ付けします。私たちははんだを後悔せず、自分たちですべてを行います。







接続図は基本的なものです。子供でも扱えます。1つのフィルムに組み立てられたこの「2番目の」溶接機を試す時が来ました。次の号の1つでは、チョコレートの厚い層が上に注がれるトリプルフィアスコがあります。そこで私はさらに600ドルを飛ばし、他の誰かの赤外線カメラを使用しました。一般的に、チャンネルは高価な楽しみです。他の人の経験や他の人の過ちを吸収してください。私とは異なり、あなたはそれらにお金を払う必要はありません。すべて無料です。







中国のコントローラーを使用するためのクイックガイド。赤いボタンを約4秒間押し続けます。デバイスは主電源電圧校正モードに入ります。コンセントに挿入されたマルチメータの実際の読み取り値に従って設定する必要があります。この機能が必要な理由は明らかではありませんが、設定数はネットワークの電圧に比例して変化します。



数字の上の球根はどういう意味ですか？最初のLEDは、電力の存在を示します。ハンドルのボタンを押すと、2番目のLEDが点灯します。 3つ目は、パルスがある場合にのみ点灯します。一般に、最初の3つの赤いLEDは純粋に情報提供です。 4番目の緑色のライトは動作時間カウンターです。これは、溶接ヒープ内のペダルまたは「制限スイッチ」を押すたびに合計されます。赤いボタンを2回押すと、カウンターがリセットされます。次はオレンジ色のLEDです。最初のものは「最初のパルス」の持続時間を設定します。期間で選択されます。 20ミリ秒に等しいものを設定しましょう。 2番目のLEDはパルスパワーを設定します。 35パーセントとしましょう。最小30最大99.9％。オレンジ色のLEDの間の緑色のLEDは、パルス間の一時停止を定義します。期間中も。 2を入れましょう。最後の2つのオレンジ色のLEDも持続時間と電力を決定しますが、すでに「2番目のパルス」です。2ピリオドを入れて、パワーを100％回してみましょう。実際にはこれですべてです。テープを突き刺して、溶接がどのように行われているかを確認したり、ポイントを調べたり、コントローラーのモードを選択したりすることができます。







得られたスポット溶接用デバイスの簡単な特性。完成したデバイスの重量は5.7kgでした。 MOTの二次巻線の交流電圧は3.8ボルトでした。溶接中に記録された最大電流は450アンペアを示しました。これは、装置の操作中の1つの興味深い効果に関連しています。ワイヤーの磁場が大きくなり、20cm離れて散らばっています。磁気コアは近くの金属を強く引き付けるので、鉄製のケースを使用することはお勧めしません。溶接時に不快な音がします。



二次巻線を短絡すると、700WのILOでも4kWを超える値までネットワークに負荷をかけることができます。そのような負荷に達するとワットメーターが防御に入るので、どれだけ多くはわかりません。同時に、二次巻線電流は600 Aの間スケールから外れ、マルチメータの測定限界を超えます。一次巻線の入力では、最大電流は21アンペアに固定されていますが、ネットワークの電圧は230〜217ボルトに低下します。



連続運転では、ILOのコアが熱くなり、4分でその温度は約52度に達します。そして、これは無負荷でアイドリングしています。実際には、温度が上昇すると、変圧器の調理が激しくなり、バッテリーの焼損につながる可能性があります。この場合、ファンで変圧器を吹き飛ばすのは公平です。







私たちは専ら溶接に目を向けます。まず、信号がオシロスコープでどのように見えるかを見てみましょう。設定：最初のインパルスは30％の1周期、2周期は休止、2番目のインパルスは2周期、コイル全体への電力です。溶接スポットを作成し、信号を記録します。 30％の累乗でカットオフ期間がどのように見えるかがわかります。それが2つの休息期間の金属に来た後、2つの期間の持続時間と100パーセントの力を持つ強力な衝動があります。



コントローラは、ゼロまでの位相遷移を監視することにより、ほぼゼロの電圧上昇で100％でトライアックを開きます。電圧と電流が互いにわずかに遅れて進むことがわかります。 50％の場合、コントローラーは主電源電圧の半サイクルだけトライアックを開きます。この方法は、パルス幅変調に似ています。このモードは調光器で使用されます-調光器。白熱灯の輝きの明るさは、カットされた正弦波の領域に直接依存します。私たちの場合、これはあらゆる種類の繊細な溶接に必要です。







今、私たちのタスクは非常に簡単です。スポット溶接テープをバッテリーに溶接する必要があります。しかし、ここでいくつかの疑問が生じます。どのテープをどのバッテリーに調理しますか？ 700 Wの変圧器を備えた溶接工がニッケルテープの溶接を拒否した瞬間を覚えていますか？状況は新しい900WILOと同じです。



当初は理由がわからなかったのですが、2つの重要なポイントがありました。大電流バッテリーは、通常のバッテリーとは異なり、ケースの壁が少し厚くなっています。おそらくケースの金属が違うのでしょう。私たちのニッケルテープもかなりトリッキーです。これらすべての要因を合計すると、強力な溶接でさえ、望ましい結果を得ることができません。



この問題の解決策は、ニッケルストリップをスチールに変更することです。また、上部にニッケルメッキが施されているように見えますが、以下では単にスチールと呼びます。以前と同じ設備で溶接し、スチールテープを強打で溶接しました。ワイヤーカッターでそれを引き剥がすことは破壊なしでは機能しません。組み立てられた装置は、割り当てられたタスクを完全に満たしました。







次に、スポット溶接の基本的な要件を見てみましょう。パルスの持続時間とパワーは、溶接された場所の過熱ができるだけ少なくなるように選択する必要があります。溶接点の周りに変色して現れます。これらの場所で金属が部分的に焼損し、接合部の強度特性が弱くなる可能性があるため、これはあまり良くありません。理想的な溶接はこのようになります。過熱はなく、ドットは白く、テープはバッテリー本体からバラバラに剥がれています。これが私たちが達成しなければならない結果です。



水中の岩。それらはたくさんあります。まず、金属内の電流の流れの物理学を理解する必要があります。電極と接触する場所の金属は、電流に対する最大の抵抗を表すため、その場所は非常に高温になります。私たちの仕事は、いわゆる溶接コアが作成される程度まで金属を加熱することです。このプロセスでの加熱は、電極自体の下ではなく、金属シートの間で発生する必要があります。この場合、溶接されたコアは、非常に強力で短いパルスで、できるだけ早く作成する必要があります。溶接場所をゆっくりと加熱すると、熱がバッテリー全体にあらゆる方向に拡散し、目的の結果が得られません。







電極は一般的に別の世界です。あなたが長い間18650バッテリーのアセンブリを調理していて、ある時点でそれらを研ぐことに決めたと想像してください。端はシャープで美しく出てきました。しかし、最初の溶接点では、電極が缶の本体に沈む可能性があるため、バッテリーが色あせてしまいます。これらのバッテリーのいくつかは大金の価値があり、それらの1つを損傷することは容認できません。



本当に何が起こっているのですか？事実、電極が鋭利であるほど、金属との接触面積が小さくなり、その結果、同じ電流で場所がより速く加熱されます。溶接されたコアは非常に速く形成されるため、電極の下のすべての金属が溶けます。



もう1つの非常に重要な点は、溶接するとき、電極をバッテリーに対して厳密に垂直に保つ必要があることです。斜めに入らないでください。接点に小さなベベルが形成される場合があります。これは遅かれ早かれ、電極を通る電流の不均一な流れによりバーンアウトにつながります。同じ例で、最初の加算パルスが低電力で必要な理由が明らかになります。



電極間の距離はどのように影響しますか？理論的には、離れているほど良いです。上部シャントブランクでの損失が少なくなります。しかし、実際に示されているように、ここでは設定を試すことができ、距離に関係なく、高品質の溶接点を実現できます。使用するテープの幅に大きな影響を与えます。



一般的に、パルス幅とパワーを設定することがすべてです。0.2mm溶接できました。バッテリーケースの破片と一緒に剥がれるほどの強度特性を持つテープ。フィルム内のすべてのバッテリーは、どちらかといえば放電されました。



溶接設定を選択する際の推奨事項。この場合、最終結果に影響を与える多くの要因があります。例：同じテープとバッテリーでうまく機能するモードを見つけました。ただし、1つ変更すると、設定も変更する必要がある場合があります。雑多なバッテリーがたくさんあると想像してみてください。どのように調理しますか？溶接力と時間を低から高に調整する必要があります。ポイントを入れて、テープがはがれました、大丈夫です、パワーを上げて見ます。今、テープはギブレットで剥がれます。まさに必要なもの。さて、あなたはすべてを理解していますか？







スポット溶接の最終結果に影響を与える可能性のあるすべての要因をもう一度リストすることは価値があると思います。



アパートの電気配線。断面が2.5平方の延長コードは、特にフィルム用に作られました。それにもかかわらず、弱い700 W MOTは、負荷がかかった状態でネットワークを浪費することに成功しました。



主な溶接特性は、変圧器の出力、電源線の断面、長さ、巻数、手動接触による接続ノードの品質に依存します。



重要な役割は、電極の材質、電極間の距離、鋭利化およびクランプ力によって果たされます。抵抗溶接用のテープの材質、厚さ、幅、形状によってロットが決まります。バッテリーの種類と壁の厚さ。 ILOの温度でさえ考慮する価値があります。



上記のすべてに基づいて、個々のケースで、コントローラーの1番目と2番目のパルスの設定が選択され、最も汚れの少ない色で最良の溶接コアが得られます。



抵抗溶接用に組み立てられた装置は、非常にコンパクトで用途が広いことがわかりました。彼は、24ボルトの電源を必要とする中国製のドライバーとはんだ付け用のアイロン用のバッテリーを溶接するだけでした。多くの場合、修理中にポータブルツールが紛失します。セルコンストラクタ18650バッテリー用に3Dプリンターで印刷しました。これらは、さまざまな電圧と容量のアセンブリを形成するタスクを簡素化し、任意の順序で要素を追加できるようにします。アセンブリは、特別な溝で相互接続されています。これで、古いスクーターを自分で再梱包するのは難しくありません。







参考のために。このエピソードの撮影には2か月強かかりました。このトピックを勉強し始めたとき、私はそれほど多くのニュアンスがあるとは思えませんでした。ほぼ2台の溶接機がスペアパーツを購入しなければならなかったため、コストの面では、フィルムの予算は予想された境界を超えていました。合計で3メートルのニッケルストリップが使い果たされ、2つの良好なバッテリーが損傷しました。 20の悪いものが使い果たされました。

さて、すべて、ビデオは声に出されました、今あなたは飲みに行って次のリリースの準備をすることができます。

マスターヨーダが言ったように：あなたに

耳を傾ける-すべてがとても難しいです。私の言ったことを聞きますか？

-あなたは力を感じるはずです、それはあなた、私と石の間、どこにでもあり

ます...-はい...いいえ

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