Miksi?
Kaikki alkoi siitä kun halusin tehdä sähköpyörän. Valitsin moottoriksi 350W 36V keskiömoottorin. 10Ah akkupaketin luulisi riittävän näin alkuun. Eli 3,6V kennoja 10 sarjassa ja 10 rinnan. Kennot ovat alakanttiin laskettuna ainakin 1Ah arvoisia. Se jääköön toiseen artikkeliin.
Mikä on pistehitsikone, mitä se tekee?
Pistehitsillä tarkoitetaan pienen pisteen äkkinäistä kuumentamista, joka sulattaa kappaleet toisiinsa kiinni. Pistehitsaaminen ei vaadi väliaineita kuten perinteinen hitsaaminen. Tämä kuumentaminen tapahtuu useiden satojen ampeerien ja muutaman voltin jännitteellä. Virta on se joka kuumentaa. Jos jännitettä on liikaa, niin se vain aiheuttaa kipinöintiä.
Oma pistehitsikoneeni antaa enintään noin 2kA ja 1,7V, eli 3,6kW mitä verkosta saa. En ole mitannut virtaa koska en ole nähnyt sitä tarpeelliseksi. Joku päivä saatan ehkä mitata sen.
Pistehitsikoneen voi tehdä verkkosähkömuuntajalla, kondensaattoripaketilla tai suoraan riittävästä akustosta. Tässä artikkelissa puhutaan verkkosähkömuuntajalla toteutetusta laitteesta.
Muuntaja
Yleisin tapa tehdä pistehitsauskone tee-se-itse -hengessä, on rakentaa se mikroaaltouunin muuntajasta ja hitsauskaapeleista. Näin tein kutakuinkin minäkin.
Mikroaaltouunin muuntaja sopii asiaan hyvin koska ensiö- ja toisiokäämit ovat toisistaan erillään. Tähä voi käyttää siis mitä vaan muuntajaa, mutta mikroaaltouunin muuntaja on helpoin.
Mikroaaltouunin muuntajassa on verkkosähköinen ensiökäämi ja korkeajännitteinen toisiokäämi. Toisiokäämi pitää poistaa jotta sen tilalle saa laitettua paksua johtoa joka kestää virtaakin.
Paras tapa poistaa toisiokäämi on sahata se pois ja naputella puupalalla loput irti. Myös ”magneettishuntit” kannattaa ottaa pois, sillä ne rajoittavat virtaa.
Ensin tein koneen yhden mikroaaltouunin muuntajasta, teholtaan noin 1150W, joka tuottaisi noin 670A 1,7V. Olin lukenut ”netistä” että tämä pitäisi riittää. No kyllä se riittääkin jos nappiparistoja tai muuta pientä hitsailee.
Ensimmäisessä versiossa oli tosiaan vain yksi muuntaja, joka oli liian tehoton. En siinä vaiheessa tiennyt että se oli liian tehoton, vaan syytin huonoja liitoksia ja putkestä leikattuja elektrodeja.
Joten yritin etsiä tehokkaampaa mikroaaltouunia, tuloksetta, joten yhdistin kolme muuntajaa rinnan. Kytkin muuntajat niin että voi valita onko kaksi vai kolme käytössä. Myöhemmin haen on-off-on-kytkimen jolla saa valittua onko 1, 2 vai 3 muuntajaa käytössä. Akkukennojen hitsaamiseen 0,2mm nikkelinauhalla riittää kaksi muuntajaa.
Elektrodit
Elektrodit – eli johtavat kappaleet jotka eivät hitsaannu kiinni kappaleeseen, ovat tärkeä osa. Kokeilin ensin kupariputkesta leikattuja suiroja, jotka toimivat yllättävän hyvin, mutta eivät kestä paljoa mekaanista rasitusta.
Kokeilin fosforikuparitankoja jota käytetään jossain hitsauksessa väliaineena. Johtavuus oli huono. Kokeilin myös kaarihitsaustankoja, tehty hiilestä, mutta niiden johtavuus oli tässä käytössä käytännössä nolla.
Monestakaan paikasta ei oikestaan löydy pelkkää kuparitankoa, joten tilasin yllättäen eBayn kautta, ja halvalla. Romuttamolta olisi varmaan löytynyt, mutta en ole ehtinyt käymään. Käytän nyt 8mm kuparitankoa.
Hitsausaika ja kontrolleri
Pistehitsauksessa tärkeää on myös hitsausaika. Toki sitä voi myös käsivaralta tehdä, mutta haluan tasaisempaa jälkeä.
Tein tämän nettisivun ohjeiden pohjalta osan laitteestani. http://www.avdweb.nl/tech-tips/spot-welder.html
Kyseiseltä sivulta löytyy myös ohjeet kontrollerin tekemiseen: http://www.avdweb.nl/arduino/hardware-interfacing/spot-welder-controller.html
Sivulla kerrotaan että paras tapa tehdä pistehitsaus on pehmentää metalli noin 50ms pulssilla jonka jälkeen itse hitsaus tapahtuu.
Tein sivuilla näkyvästä piirikaaviosta oman levyni. Piirilevyn suunnittelin EAGLE-suunnitteluohjelmalla ja teetätin levyt http://dirtypcbs.com/ avulla.
Johdotus
Ensin tein liitokset erilaisilla viritelmillä, ja totesin että menee liikaa virtaa hukkaan. Viimeisessä versiossa kaikki liitokset on paukutettu kupariputkesta.
Kaapelit löysin romuttamolta vitosella. Noin 30mm2 paksuista joka riittää hyvin yhteen muuntajaan ja noin 50mm jolla jatketaan elektrodeille.
Jokaiseen muuntajaan kieputin 1,5 kierrosta johtoa. Yksi kierros on aina noin yhden voltin verran.
Valmis!
