Как самостоятельно провести точечную сварку аккумулятора

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:

• 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.

Особенности и принцип работы точечной сварки

Часто аппараты для точечной сварки делают самостоятельно. Даже если приобретать прибор в магазине, чтобы получить нужные характеристики, его необходимо будет дорабатывать, например:

• увеличить силу тока;
• переделать или заменить таймер.

На коэффициент прочности соединительного узла влияет размер точки, ее структура.
Большое значение имеют такие показатели:

1. Виды применяемых электродов.
2. Сила тока.
3. Коэффициент сжатия материала.

В домашних условиях

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

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.

Как применять в работе с АКБ 18650

Для сварки аккумуляторов 18650 необходим короткий импульс (0,01-0,1 секунды), иначе будет прожжен материал самой АКБ. Важно, чтобы временные интервалы были конгруэнтны. Первичную обмотку рассчитывают на 220 В, напряжение до 6 В, сила тока составляет 100-1000 А. При пайке вручную невозможно точно отмерять хронометраж, необходимо использовать таймер. Иногда сваривают миниатюрные элементы, которые не испытывают нагрузок. При сварке батареек используют агрегат на 12 В, им можно обрабатывать тонкие листы металла.

Рекомендуем к прочтению Как сделать аппарат для сварки из микроволновки

Технология в общем

С точки зрения технологии при контактной сварке происходит соединение двух металлических элементов, механическое давление на них, нагревание до высокой температуры. Время воздействия на шов – всего 2-3 мс, площадь нагрева – несколько квадратных миллиметров.

В технике, где отсутствуют трансформаторы, тепловая зона возникает в зоне сопротивления контакта (на плоскости). Сила тока доходит до 100 А, время воздействия импульса не превышает 0,006 секунды.

Сварочные приемы

Для работы небольших инверторов (вес до 8,4 кг) достаточно напряжения 220 В. Зона плавления окутана во время работы газами, они защищают материал от лишнего контакта с кислородом. Искусство сварки – это умение управлять электродами: необходимо правильно выстроить угол наклона и силу тока.

При работе с трансформатором возникают сложности:

1. Аппарат громоздкий.
2. Слишком сильно шумит.
3. «Просаживает» сеть (скачет напряжение).

Для нормальной работы необходим прибор соответствующих параметров.

Из трансформатора

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.

Схема и из каких деталей состоит устройство

Точечную контактную сварку называют термомеханической.

Схема ее работы следующая:

1. Детали стыкуют в заданной позиции, плотно прижимают между электродами.
2. Подают электрический разряд.
3. В заданной точке заготовку нагревают до температуры плавления металла.

Контактный прибор собирают из б/у блоков, снять их можно с различных девайсов. Работает аппарат просто: конденсаторы заряжают до 30 В, на сварочной вилке растет потенциал. Нажимают кнопку «Пуск», расположенную на вилке. Чтобы сварить 2 металлических фрагмента, следует их плотно прижать друг к другу. После этого стартует процесс варки, во время которого температура материала многократно возрастает и становится достаточной, чтобы расплавить даже тугоплавкий металл.

Аппарат прост в устройстве и надежен, включает 2 блока:

• контактный;
• источник тока.

Рекомендуем к прочтению Описание технологии контактной точечной сварки

Особенности

Сначала мы попробовали использовать для сварки два обычных автомобильных аккумулятора на 90 Ач, соединенных последовательно. Для сварки использовали электроды диаметром 2 мм, ручная дуговая сварка. В данном эксперименте аккумуляторный метод не оправдал себя. Швы конечно, получились, но с большим трудом. Дуга с трудом подожглась и горела очень нестабильно. В результате появились непровары. Порой дуга просто гасла и приходилось поджигать ее снова. Еще одна проблема – частые залипания электрода. При этом электрод не просто прилипает, а сначала сильно раскаляется. Из-за этого расход электродов очень большой.

Именно на этом этапе многие думают, что сварка от аккумулятора невозможна. А ведь мы использовали два аккумулятора, хотя многие используют один и надеются на хороший результат. Так как же решить проблему непроваров, нестабильной дуги и прилипания электрода к металлу?

Очень просто: добавить еще один аккумулятор в цепь. Да, настолько просто. Если использовать три аккума, запас по мощности будет очень большим, и дуга будет поджигаться гораздо проще. Для эксперимента мы использовали электроды различных диаметров от 2 мм до 4 мм. По началу результат был неудовлетворительным, металл прожигался. Но со временем несложно понять, как ведет себя дуга и с учетом этих особенностей выполнять работу. Цепочку из трех аккумуляторов можно использовать для сварки и резки металла. Но следите за силой тока. Аккумуляторы имеют свойство увеличивать исходный ток до бОльших значений, прожигая металл. Словом, сварочный аппарат на аккумуляторе вполне можно использовать. Только необходимо очень внимательно выполнять работу.

Самый главный недостаток такого метода – это большой расход электродов. И чем больше аккумуляторов вы используете, тем больше электродов сожжете. Мы при сварке от 3 аккумов потратили около 20 стержней на выполнение несложного шва.

Поэтому вы должны понимать, что такая сварка оправдана только в экстремальных или полевых условиях, когда нет другой возможности запитать инвертор. Мы не рекомендуем применять такую сварку на постоянной основе. От постоянного повышенного тока аппарат может просто не выдержать и перегореть. Да и вам вряд ли будет удобно варить при неконтролируемом токе, поскольку его силу задают аккумуляторы, а не вы.

Версия из автомобильного аккумулятора

Существует и более быстрый способ создания аппарата для сварки батарей, который не требует перемотки трансформатора. Это самодельная точечная сварка от автомобильного аккумулятора. Она позволяет получить такое же соединение, как и предыдущее устройство, но имеет простую комплектацию и принцип работы.

Источником тока служит заряженный АКБ от машины. Замыкания его клемм достаточно чтобы приварить контакт на батарее. Органами управления являются электрическая колодка с сечением не менее пяти квадратов и два медных стержня, зафиксированные в ней. Для удобства длина электродов покрывается изоляцией, а для выставления постоянного расстояния между торцами надевается соединитель. Важно поставить мощную модель, иначе от нагрева стержней он будет плавиться.

Провода от АКБ заводятся в клеммник колодки. После этого можно сразу осуществлять сварку. Недостатком является более высокое напряжение — 12 V, которое способно прожечь пластину при плохом контакте с поверхностью. Чтобы это предупредить концы медных стержней подтачиваются надфилем для плотного прижимания.

Почему литиевые аккумуляторы при сварке брызгают кислотой

Каждый литий-ионный аккумулятор представляет герметичную полость, в которой и происходят химические процессы с накоплением энергии. Внутри нет влаги, растворители безводные, используются твердые составы. Но в результате химических реакций внутри многокомпонентной системы может возникнуть избыточное давление. Одной из причин станет разогрев корпуса аккумулятора. он критичен, начиная с +40 0 и опасен при достижении +60 0. Дальше последует самопроизвольный набор температуры, возгорание и взрыв.

Однако при сварке возможно нарушение времени контакта, прогорание корпуса. В этот момент выделится неприятный газ с кислотным запахом. Этот момент опасен, герметичный корпус соединился с атмосферой. Внутрь попал кислород, водяные пары. Литиевый аккумулятор начинает брызгать кислотой, предвестником взрыва.

Вот почему опасно соединять банки паянием с кислотой. Нарушить герметичность можно случайно, испортив предохранительный клапан, закоротив полюса. Но любой дымок из корпуса аккумулятора является грозным вестником возгорания. Работа по соединению ячеек в единый аккумулятор требует внимания и аккуратности.

Есть безопасный способ соединения элементов. Используя специальную конструкцию, холдер, где каждый элемент имеет собственную ячейку, не требуется сварка. Внешний контур соединен, как нужно. Вставляя банки в секции, важно не перепутать полюсность. В такой сборке просто заменить не работающую банку.
Точечная сварка своими руками для литиевых аккумуляторов

Как осуществляется контактная сварка

Конденсаторная сварка

Соединение точечной сваркой клемм акб происходит следующим образом:

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