Półautomatyczna zgrzewarka punktowa 2,6V 1kA

Zgrzewarka, dzięki zastosowaniu włącznika krańcowego, po opuszczeniu ramienia górnej elektrody, sama uruchamia proces zgrzewania w bezpieczny i prawidłowy sposób. Najpierw timer czeka 1 sekundę aby użytkownik miał czas na dociśnięcie elektrod, a następnie włącza prąd zgrzewania na czas zadany potencjometrem w zakresie 0 – 4 sekund. Dzięki temu obie ręce są wolne, ani też nie trzeba używać włącznika nożnego.

Transformator:

spot_welder_4Transformator pochodzi ze wzmacniacza technics SU-V670. Przekrój rdzenia 23,5cm². Wydaje się że niewielki, transformator jednak ma sporą moc jak na taki przekrój. Jeszcze przed przezwojeniem, zwarcie uzwojenia wtórnego powodowało wybicie bezpiecznika B10 w instalacji domowej. Uzwojenie wtórne to niemal 2 metry linki LGY 35mm² (grubość 10mm wraz z izolacją). Okno o wymiarach 46,5mm x 9,5mm pozwoliło na zmieszczenie 4 zwojów tego przewodu. Przy 660mV na zwój, 4 zwoje dały 2,6V, przy 950-1000A prądu przy zwarciu. Transformator ten w przeciwieństwie do transformatorów z kuchenek mikrofalowych ma taką przewagę, że może być cały czas załączony do sieci nie przegrzewając się przy tym. Co za tym idzie nie było potrzeby stosowania wentylatora do jego chłodzenia, bo jedyne od czego może się zagrzać, to ciepło pochodzące od elektrod i przewodu wtórnego. Liczne otwory w obudowie zapewniają chłodzenie pasywne.

Konstrukcja:

spot_welder_1Obudowa transformatora i elektroniki, to elementy obudów zasilaczy ATX, zgrzanych razem. Można powiedzieć że zgrzewarka zgrzewała samą siebie :) Oczywiście nie było wtedy mocowania ramion ani timera, więc zgrzewanie odbywało się ręcznie i bez kontroli czasu, ale wyszło całkiem dobrze. Na końcach przewodu wtórnego przylutowane są miedziane konektory oczkowe 35mm². Ramiona to kątowniki aluminiowe 2cm x 2cm, pełnią one też bardzo ważną rolę w odprowadzaniu ciepła od elektrod – pozwala to na wykonanie większej ilości zgrzewów w danym czasie. Elektrody natomiast, to miedziane druty DY 10mm² (ok. 3,5mm średnicy). Są one ściśnięte pomiędzy konektorami oczkowymi a ramionami, 10mm śrubą, przy czym przebiegaja przez otwór 3,5mm wykonany w śrubie. Takie bezpośrednie połączenie zapewnia bardzo dobry kontakt elektryczny jak i odprowadzanie ciepła. Również, bez żadnego problemu, elektrody można umocować pod dowolnym kątem, o dowolnej długości, tak aby dojść w różne zakamarki zgrzewanych elementów. Sposób mocowania uniemożliwia przestawienie się elektrod nawet przy silnym docisku. Długość robocza ramion to 24cm.

Timer:

spot_welder_3Włącznik krańcowy uruchamiany jest przez palec umocowany do górnego ramienia elektrody, a ten z kolei uruchamia timer. Timer to prosty układ na 4 bramkach NAND zawartych w strukturze układu logicznego 4093 – LINK. Pierwszy timer ustawiony jest na stałe i jego czas wynosi 1 sekunda. Po tym czasie odblokowuje drugi timer, który w obwodzie RC ma włączony potencjometr służący do regulacji czasu zgrzewania. Wyjście ostatniej bramki włącza dwa tranzystory NPN (jej wydajność to tylko 0,5mA) – czemu nie jeden PNP? Ponieważ z chwilą wciśnięcia przycisku, na wyjściu ostatniej bramki pojawia się chwilowy spadek napięcia do 8V, wychwytywany przez tranzystor, przekazywany był dalej. Przy tranzystorze NPN takie zjawisko nie występuje, a z uwagi na fakt że odwraca on sygnał, musiałem zastosować kolejny NPN żeby odwrócić go do stanu pierwotnego. Z resztą to nie jedyny kwiatek jaki napotkałem, timer działał bezbłędnie w symulacji CircuitMaker, ale w rzeczywistości były problemy i musiałem nanieść zmiany które z kolei nie działały w symulacji – uparłem się że chociaż raz zrobię coś bez użycia mikrokontrolera, po drugie mikrokontroler nie działał by zbyt pewnie w takich warunkach. W załączniku plik symulacji oraz schemat działający w rzeczywistości. Dalej, ostatni tranzystor NPN załącza optotriaka MOC3041 z detekcją zera sieci, a ten triaka BT138 który już zamyka obwód uzwojenia pierwotnego. Układ czasowy zasilany jest stale z małego 10V transformatorka umieszczonego w rogu obudowy, a napięcie po wyprostowaniu wynosi 14V. Wydawało się że BT138 (12A) jest za słaby do tego zadania, ale wykonałem mnóstwo testowych zgrzewów, i jeszcze żyje. Warto jednak zastosować coś mocniejszego jeśli jest pod ręką.

Bezpieczeństwo:

Podczas pracy z takimi urządzeniami należy założyć przynajmniej okulary ochronne. Nawet jeśli prąd jest włączany i odłączany przy dociśniętych elektrodach, zawsze jest szansa że kawałek stopionego metalu odpryśnie w jakimś kierunku, a to tylko kwestia czasu kiedy za swój kierunek obierze sobie nasze oko. Druga rzecz – w tym przypadku obudowa jest metalowa i została ona uziemiona wraz z transformatorem i ramionami elektrod – więc w razie przebicia którejś fazy na obudowę, zadziała zabezpieczenie w instalacji a użytkownik nie zostanie porażony. Triak przy takiej mocy wymaga niewielkiego radiatora, a jeśli obudowa jest metalowa, należy dobrze przemyśleć jego mocowanie. W tym przypadku zastosowałem podwójną izolację. Najpierw triak odizolowany jest silikonową podkładką od radiatora, potem radiator mocowany jest do obudowy plastykowymi dystansami. Pamiętaj że dla własnego bezpieczeństwa należy korzystać tylko i wyłącznie z gniazdka z uziemieniem, bowiem nigdy nie wiadomo kiedy urządzenie może zawieść.


Wyniki:

spot_welder_weldsZgrzewarka bez problemu radzi sobie z blachami 2 x 0,75mm – zgrzeina jest nierozrwyalna, przy rozrywaniu rwie się blacha obok zgrzeiny. Z 2 x 1mm już sobie nie radzi, przy rozrywaniu puszcza zgrzeina, ale od biedy można coś połączyć. Być może gdyby elektrody były grubsze i zaostrzone na końcach, i takie blachy by zgrzewała poprawnie. Obecne elektrody odkształcają się przy czasie powyżej 3 sekund i mocnym docisku, przy blasze 2 x 1mm i 4 sekundach rozgrzewają się do czerwoności. Jeśli wpadnie mi w ręce drut o grubości ok 5mm, to z pewnością się pokuszę o powiększenie otworu mocowania i z takich będę korzystał. Na górnym ramieniu nie zamontowałem jeszcze żadnej rękojeści bo jak na razie jest zbędna, i uniemożliwiała by dotarcie elektrodami do różnych zakamarków zgrzewanego materiału. Aluminiowe ramiona dosyć dobrze odprowadzają ciepło od elektrod i można wykonać sporo zgrzewów bez obawy o przegrzanie czy stopioną izolacje przewodu, a same stygną też dosyć szybko więc przerwy w pracy nie są duże – sam transformator się nie grzeje.

Galeria:

Pliki:
POBIERZ – Schemat timera eagle i pdf; plik symulacji CircuitMaker 6.2c



Aktualizacja wrzesień 2014:
Zgrzewarka została zmodyfikowana aby umożliwić zgrzewanie ogniw li-ion typu 18650 lub innych. Ramiona zostały usunięte, i proces odbywa się poprzez ręczne dociskanie elektrod oraz uruchamianie timera, którego włącznik został przeniesiony na jedną z elektrod. Zgrzewarka spisuje się świetnie, aby zobaczyć efekty jej pracy i film, zapraszam do artykułu >>> Budowa pakietu li-ion z ogniw 18650 cz.2.

zgrz3 zgrz2


4.00 avg. rating (82% score) - 4 votes

48 komentarzy

  1. Greate work thanks for making it public, nice diy solotion for home brew constructions
    thanks

  2. Super cool! I am totally going to make this. Thanks a lot!

  3. Please, kickstarter it for those,
    who’s afraid of tinkering with welding stuff!))

    Shouldn’t cost a bazillion)

  4. Were can i find 4039N part? cant find anything on google

    • It is 4093 not 4039. CD4093 exactly. It is a common 4 nand gate logic chip, you should get this anywhere.

    • Read about safe voltage, for example
      http://en.wikipedia.org/wiki/Extra-low_voltage

      Its like a car battery, it has a hundreds of amps and only 12V – you can even take a bath with it (don’t take it literally).

      Here, 2,6V is safe as it can be. It doesn’t matter if it have 1000 Amps since voltage is low.

      Of course you can get burn from hot electrodes, but if you are not careful, you can even get burn while making coffee :)

  5. A very good tool, extremely useful for soldering .

    Can it work with thicker metal sheets? what is the limit?

    Can you show a video on how does it perform on soldering wires?

    Congrats on your construction!

    • Please read description, there is even a picture of 0,75 an 1 mm sheets. It won’t do 2 x 1mm sheets for now, but i think that the electrodes are the problem – i try to change them to something thicker and pointed at the ends, and 1mm sheets shouldn’t be a problem :)

      Can you say something more about welding wires? I don’t think its possible to weld copper wires (or anything copper) with copper electrodes because they have a very big conductivity.

  6. But steel wires should be ok, right?

    • I don’t know man, i never tried this. Can you show me some example where that kind of connection is needed?

    • Welding steel wires absolutely works and is very useful. Look at shopping carts, the racks in your oven and other appliances, wire mesh fencing, concrete reinforcing mesh…
      Love the design and plan to build one!
      One typo, the English text on the video says 1 to 4 minutes, should be 1 to 4 seconds.

    • Hello, text bug is fixed with YT annotation or whatever is this called. It pops on the screen in the right time, if you have enabled annotations in your player.

      Yes you are right those are a good examples of welding steel wires :)

  7. Great build ! I also love the fact that you also build the case with your spot welder :)

  8. You might consider getting some replacement tips from a commercial spot welder, such as … it’ll probably give you better performance.

  9. Would be possible to use two carbide bits (used/broken 3.17mm drill bits) as tips?

    • No, it’s made of steel, and you need copper electrodes.

  10. Why put up files in formats that require special programs to open?

    • What do you mean by „special programs”? Do winrar and pdf reader are some kind of special programs?

  11. Rozumiem, dla bezpieczeństwa lepiej używać zabezpieczenia różnicowo-prądowego.

  12. Czym lutowałeś tak grube przewody? Da się jeszcze jakaś lutownicą kolbową albo HA? Czy to już trzeba palnikiem?

    • http://youtu.be/zssIlnwH8dY?t=2m0s

      To powinno być pomocne. Z tym że ja robiłem to nad palnikiem zwykłej kuchenki. Najpierw nanieś trochę topnika na przewód, potem wrzuć do konektora kawałek cyny i nagrzej go dosyć porządnie nad płomieniem trzymając w szczypcach. Po tym jednym pewnym ruchem wkładasz przewód do konektora, powinien wejść ładnie do końca (zrób próby „na sucho”). Jeśli nie wejdzie tak jak trzeba, to późniejsze dogrzewanie go nad płomieniem zniszczy izolację a tego nie chcemy. Przy palniku takim jak na filmiku taki problem nie występuje bo konektor można błyskawicznie dogrzać i nie trzeba kombinować, nad palnikiem kuchennym jest trudniej. Żadna lutownica HA czy kolbowa się nie nadaje – próbowałem – zbyt mała moc.

  13. Hi there, I use english only. I have MOT in stock and want to build my spot welder. I like the design you made semi-auto but how well does it handle with large MOT? My welding cable is 4/0 and possibly wrap two turn in the MOT. I download of schematic but not sure I understand the drawing.

  14. Witam, wykonałem płytkę do zgrzewarki, ale po kilku próbach zwiera mi (kolejnego już) triaka.

    Transformator od mikrofali 800W, wtórne 3zw. LGY25mm2, 2.8V~
    Triak BTA16-600B
    Układ gasikowy 100R/2W + 100nF/630V

    Układ obciążony żarówką 200W włącza się i wyłącza prawidłowo.

    • Zwiększyłem C w układzie gasikowym do 200nF i chyba jest dobrze, teraz grzeje aż miło. Pozdrawiam.

  15. Can someone explain to me how it connects X2-2 and X2-1, X1-1, X1-2 (where and how it connects to 220 V) and can you do this to 12V. Where to find a transformer 10V 12A??

  16. Witam. Do autora projektu: Czy mógł byś podać dokładniejsze dane transformatora?Zostało podane uzwojenie wtórne a jakie jest pierwotne? Można liczyć na pomoc?

  17. With your ideas, I have build my own spot welder, see here:
    http://www.avdweb.nl/tech-tips/spot-welder.html

    I tried to weld 2 x 0.75mm sheets, but this was not possible. Maybe it is the wrong type of steel? The current is 1100A.

  18. Destroyed three tiles!! . Did somebody agreed this circuit, and his work on this scheme?????

  19. Ooh, I like how you made the swotch to turn the thing on! I have built both am MOT spot welder and a stick welder with three MOTs (doesn’t work properly though, I think the secondary voltage is too low, needs rewinding, but copper is expensive :). I will copy your attachment for the arm and the way you turn the thing on. Nice done!

  20. Hi. How did you measure the secondary current to be 1000 A? 1000 A at 2.6 V would be 2600 W and I’m not sure that this transformer or secondary wire can handle that even for a moment.

  21. Hi! If I’m not mistaken, the primary voltage is 220 – 240 V?

    • Yes, but it doesn’t matter scince you use a transformer (for example MOT) with primary winding made for voltage in your country.

      Or if you asking about pic in comment above, it was 233V or so, and it dropped to 222V after switching shorted transformer on. 14,5A is a lot of ampreage for a home mains.

  22. what is the name of the rectifier

    • I don’t know, any rectifier will do. In this case i used dip4 package rectifier.

  23. Witam,

    Czy jest szansa abyście wykonali dla mnie podobna zgrzewarka, jaka była by cena? Przydała by mi sie bardzo do mojego hobby.

    Prosze o info.
    Pozdrawiam
    Michał

  24. Maciek1995

    Witam
    Mam mały pproblem: wykonałem płytkę (już 3 raz) i za każdym razem ten sam problem a mianowicie układ 4093 strasznie się grzeje i po kilku cyklach nie pracuje tak jak powinien. Nie wiecie co może być problemem ?
    Pozdrawiam

  25. I have a big 24V transformer, has a big wire in secondary, #8 or #10. Can I used it without rewinding?

    Regards.

  26. Jeśli chcesz mieć dużo grubsze elektrody nie musisz szukać drutu 5 mm. Wystarczy kawałek blachy miedzianej jako anoda, roztwór 30% octanu miedzi lub 40% roztwór siarczanu miedzi, prąd 1 A/cm2 powierzchni elektrody i napiecie 1,5-1,8V, twoje elektrody jako katoda. Po 10-12 godzinach masz elektrodę o średnicy ponad 5mm.
    PZDR.

    • A jak to będzie mechanicznie wyglądało? Coś mi się wydaje że będzie łamliwe i kruche?

  27. Galwaniczne nanoszenie miedzi to nic nowego :). Wszystko zależy od ilości wydzielonego na katodzie wodoru. Zbyt duży prąd i rzeczywiście masz kruchą siatkę zamiast metalu, ale przy małym prądzie jest naprawdę ok. Oczywiście elektrody przed elektrolizą trzeba oczyścić mechanicznie i odtłuścić.

  28. Jak byś chciał trochę podrasować tą zgrzewarkę to polecam obejrzeć:
    https://www.youtube.com/watch?v=82Iil0fFN9Y
    jak i resztę filmów tego pana ;)

  29. 1: wejście musi być 10V? nemogą być od 10V do 15V co? Ile Amps ma uzite Trafo
    2: na ile amps je B1?
    3: Zrozumiałem prawidłowo podłączone? patrz rys

  30. Friend will have a machine for sale ?

  31. Nie masz przypadkiem wzoru płytki pcb?
    Byłbym bardzo wdzięczny :)

  32. Witam, zrobiłem podobną zgrzewarkę z myślą o łączeniu ogniw. Jednak mam problem ponieważ słabo albo nawet wcale nie zgrzewa mi ich. Docisk mam taki że czasem robią się wgięcia w samym ogniwie. Gdy przygrzeje dłużej to widzę jak blacha zaczyna robić się czerwona od elektrody do elektrody. Gdzie popełniam błąd? Jaki powinien być czas zgrzewania? Natężenie podczas zgrzewania wynosi około 450A czy to nie za mało ?

    • Nie wiem czy 450A jest ok bo podczas zgrzewania prądu nie mierzyłem. Nie piszesz jaki masz prąd w zwarciu i jakie napięcie jałowe, a to przecież bardzo ważne. Kolejną rzeczą jest sposób mocowania elektrod do przewodów, tam zwykle jest najwięcej strat.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: