尝试制作一个首饰点焊机。

ForkEureka · 发表于 2018-3-22 01:21

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。

↑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。

↑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↑
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。

↑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。

↑放电后电容两端残余电压大约30V左右↑

↑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↑

↑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。

↑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焊↑

↑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。

↑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。

lynfwfc · 发表于 2018-3-22 07:55

被楼主强大的动手能力折服了！！！

xp716 · 发表于 2018-3-22 20:05

与其码这么多字，还不如来一段视频

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

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

fobyellow · 发表于 2018-3-23 13:15

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

ForkEureka · 发表于 2018-3-23 17:14

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

ForkEureka · 发表于 2018-3-23 17:16

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。

kekokele · 发表于 2018-3-23 22:44

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。

契而不舍 · 发表于 2018-3-24 06:36

期待楼主成功

butterflyam · 发表于 2018-3-24 22:11

楼主这洞洞板是不是没有焊盘啊

低调走过 · 发表于 2018-3-25 09:02

很强，这也能自己做啊

shizairen126 · 发表于 2018-4-9 11:20

懂机械和电子的人真的很牛！

沧海一粟hbp · 发表于 2018-7-9 15:20

对于diy些小玩意，这机器还是有用的，功率尽可能的大些。

电骡子 · 发表于 2018-7-12 11:33

楼主强大啊
这个焊接的时候会不会触电啊

锦鳞小妖 · 发表于 2018-8-8 09:51

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

sunstar126 · 发表于 2018-11-6 01:19

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

低调走过 · 发表于 2018-11-6 09:27

这机器和氩弧焊机应该差不多吧？就是功率小点？

电子168 · 发表于 2018-11-23 23:33

我淘宝买的20A的怎么改大，厚点的都焊不住

pldjn · 发表于 2018-12-17 17:55

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。

ak1967 · 发表于 2018-12-18 00:10

尝试制作一个首饰点焊机。

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