Ювелирная сварка своими руками

В ювелирном деле многие технологические приемы, открытые давным-давно, долгое время оставались неизменными, словно их обошел научно-технический прогресс. Скажем, сварка не находила признания у ювелиров, предпочитавших соединять части украшений пайкой. Чтобы, например, изготовить изделие с накладной сканью, проволоку сначала скручивали, затем изгибали в виде завитков или спиралей и напаивали на основу, представлявшую собой шарики, тоже напаянные на металлическую поверхность.

Положение стало меняться с развитием электронной промышленности, при которой, совершенствуя сборку полупроводниковых приборов, пришлось решать задачи, свойственные ювелирному искусству. Со временем выяснилось, что лазер, снабженный микроскопом, постоянно используемый в сборке микросхем, весьма удобен и в ювелирном деле. Лазерным лучом можно «дотянуться» до любого труднодоступного места в украшении или, плавно меняя мощность импульса, нанести лучом маленькую, аккуратную сварную точку на локальном участке — в двух миллиметрах от горячего пятна температура не повысится. Лазер также способен выровнять поверхность, «постреляв» по ней расфокусированным лучом и тем самым оплавив ее верхний слой. Наконец, мощные лазерные импульсы способны испарить лишний металл или же пробить микроотверстие в какой-то детали.

Микроэлектроника, где перечень используемых материалов обширнее, чем в любой другой области, потребовала применения самых разных видов сварки — дуговой, контактной, лазерной, электронно-лучевой, ультразвуковой, термокомпрессионной, диффузионной. Диапазон их возможностей очень широк, и это позволяет выполнить самые разные сборочные операции в ювелирных технологиях.

Очень похоже, что именно специалисты, занимавшиеся микросваркой электронных приборов, стали проводниками своих технологий в ювелирное дело. Сломалась сережка или порвалась цепочка у близких или знакомых, почему бы не исправить поломку, если в распоряжении имеется набор современного прецизионного оборудования. Удалось отремонтировать поврежденное украшение — значит, можно попробовать изготовить простенькую брошь или перстень, а затем — взяться и за более сложное изделие. Примерно по такой схеме развивались события в 90-х годах ХХ века на кафедре «Микросварка» («Технологические автоматизированные комплексы») в Московском институте электронного машиностроения, где накопился большой опыт использования современных методов сварки в ювелирном искусстве.

Особенно привилась в ювелирном деле электрическая контактная сварка, точнее, ее разновидность — сварка конденсаторная. Конденсатор быстро разряжают через трансформатор, и в его вторичной обмотке (один виток толстого провода) возникает мощный импульс тока, он проходит через соединяемые детали, при этом в районе контакта выделяется значительное тепло и, расплавляя здесь соединяемый материал, образует сварное ядро.

При пайке ювелирных изделий обычно приходится выполнять трудоемкую черновую сборку, соединяя все крупные и мелкие детали и закрепляя их так, чтобы они не рассыпались от тепловых деформаций, вспучивания флюса, давления пламени газовой горелки (которой в основном пользуются ювелиры), или просто от неосторожных движений. Поэтому ювелирным изделиям старались придать такие структуры и формы, чтобы подпружинить, упереть друг в друга все их части и детали.

В сложных изделиях выполнялась многоступенчатая пайка, и для каждой последующей операции брали припой с более низкой температурой плавления, что, конечно, весьма осложняло процесс сборки. Кроме того приходилось использовать относительно крупные (по ювелирным масштабам) детали, чтобы соединение пайкой было достаточно прочным. С этой цепью, например, при изготовлении сканых украшений, расплющивали проволоку и припаивали детали к плоской поверхности. Припой затекал в зазоры под детали, и это требовало очень точно выдерживать размеры зазоров.

При конденсаторной сварке детали без труда соединяют последовательно, одну за другой, и это позволяет создавать объемные, довольно сложные ювелирные конструкции, напоминающие, например, деревце. Нагрев при этом происходит только в районе соединения, температура самого изделия повышается настолько незначительно, что во время сварки его можно держать в руках. Это особенно важно для изделий с ювелирными камнями, которые, как правило, не выдерживают высоких температур. Для таких камней готовят особое ноже — каст. На это ложе укладывают камень и подгибают края каста или же используют особые выступы — крапаны. При контактной сварке камни укладывают на предназначенное для них место в самом начале работы, смотрят, как сочетается рисунок камня с общим узором изделия, поправили его части или добавляя новые элементы.

Еще одно достоинство конденсаторной сварки — она способна соединять самые разные металлы, с том числе такие, которые практически не поддавались пайке. И, конечно же, сварка не нуждается в припое, который обычно ухудшает качество соединений.

Правда, установки контактной сварки, выпускаемые промышленностью и используемые в электронной промышленности, оказались неудобны для ювелирных работ. Сотрудникам кафедры пришлось разработать собственный вариант и виде пинцета с гибкими проводами, которым можно произвести сварку в глубине разных ажурных изделий. Там, где требуется более мощная сварка, используют особый стержень (карандаш) с рукояткой и маленький медный столик размером в два спичечных коробка, на который кладут изделие.

Читайте также:  Жиклер для газовой горелки

На очереди стояло — внедрение в ювелирное дело дуговой сварки. Правда, свойства электрической дуги, используемой в промышленности, и дуги малых токов (менее 5 ампер), которой ведут сварку мелких деталей, существенно различаются. Микродуга обычно капризна, горит неустойчиво, «гуляет» по поверхности изделия, часто обрывается и гаснет. Специалисты кафедры избавились от этих недостатков, используя, в частности, импульсную модуляцию сварочного тока, которая стабилизирует дугу.

Еще одна проблема дуговой сварки состоит в том, что дугу приходится «зажигать» по сути вслепую, касаясь наугад электродом поверхности изделия. Лишь когда дуга зажигается, начинают следить за процессом сварки через защитное стекло. Созданная на кафедре электронная схема отслеживает момент прикосновения электрода к изделию и лишь некотороевремя спустя возбуждает дугу. Этот интервал позволяет установить электрод в нужной точке, подвести защитное стекло, приподнять электрод над поверхностью изделия, и только в момент его отрыва начать сварку. Кроме того электроника строго дозирует энергию, вводимую в сварной шов, и он получается без дефектов.

Остается сказать, что использование микроэлектронной технологии позволяет выполнять украшения со значительно большим, чем при пайке, числом деталей, затрачивая гораздо меньше труда. При этом практически неограниченны возможности наращивания величины изделия и его усложнения.

Довольно часто в практике любого хозяина возникает необходимость соединить металлические детали. Один из таких способов соединения – это сварка. Но что делать, если нет сварочного аппарата? Конечно, можно его приобрести, но можно и изготовить самый простейший аппарат самому, причем практически за полчаса.

Пролог

Простейший прототип сварочного аппарата – осветительный электродуговой проектор – использовался еще в середине ХХ-го века в киностудиях во время съемок фильмов.

В домашних условиях, возможно, сделать простой раритетный самодельный сварочный аппарат из автотрансформатора мощностью 200 Вт. (Примерная схема автотрансформатора приведена на рисунке). Выходное напряжение регулируется за счет перестановки телевизионной вилки в гнездах.

На вторичной обмотке трансформатора необходимо найти два вывода, на которых напряжение будет около 40 В. К этим выводам остается подсоединить графитовые электроды и сварочный аппарат готов! Правда нужно учитывать, что при использовании такого автотрансформатора в сварочных целях желательно хорошо знать основы электробезопасности, поскольку не обеспечивается гальваническая развязка с электросетью.

Область применения такого самодельного сварочного аппарата довольно широкая: от сварки металлических изделий до закалки рабочих поверхностей инструмента.

Примеры применения Вольтовой дуги

В практике радиолюбителей временами возникает необходимость в сваривании или очень сильном разогреве мелких деталей. В таких случаях нет необходимости в применении серьезного сварочного аппарата, т.к. чтобы создать высокотемпературную плазму не обязательно иметь специальное оборудование.

Рассмотрим несколько примеров практического применения Вольтовой дуги.

Сварка накала магнетрона с питающими шинами

В этом случае сварка просто необходима, хотя многие, при встрече с такой трудностью, производят замену магнетрона. А ведь чаще всего бывают лишь две неисправности: обрывается накал в точке (поз.1) и выходят из строя из-за пробоя проходные конденсаторы (поз.2).

На рисунке магнетрон от микроволновой печи «Kenwood», который проработал после ремонта более двадцати лет.

Ремонт термопары своими руками

Конечно, изготовить термопару – дело совсем безнадежное, однако бывает, что нужно ее отремонтировать в случае облома «шарика». Обычно такие термопары встречаются в мультиметрах, у которых есть режим замера температуры

Нагревание высокоуглеродистой стали

В случае необходимости изменения формы пружины или проделывания отверстия следует учитывать, что закаленная пружина имеет слишком высокую твердость для сверления и слишком хрупкая для пробивания отверстия при помощи пробойника.

А в случае закалки стального инструмента (изготовленного из инструментальной стали) достаточно нагреть рабочую поверхность до малинового цвета и охладить в ванночке с машинным маслом. На рисунке изображено закаленное жало отвертки после механической обработки рабочей кромки.

Как получить Вольтовую дугу?

Мелкие сварочные работы можно выполнять при помощи трансформатора мощностью от 200 Ватт и выходным напряжением в диапазоне от 30 до 50 Вольт. При этом сварочный ток должен быть 10-12 Ампер. Можно не беспокоиться по поводу перегрева трансформатора, поскольку горение дуги кратковременно.

Также подойдет и обычный лабораторный автотрансформатор ЛАТР с силой тока от 9 Ампер. Однако нужно учитывать всю степень опасности в связи с тем, что отсутствует гальваническая развязка с электросетью.

В целях предупреждения повреждения графитового ролика токосъемника ЛАТРа желательно ввести ограничения входного тока применением плавкой вставки (предохранителя). Тогда случайное короткое замыкание в цепи электрода уже не страшно.

Электродами могут быть любые графитовые стержни простых карандашей (желательно мягкие).

В качестве держателя для грифеля используется металлическая часть электромонтажного клеммника.

На этом рисунке показан пример держателя с применением клеммника, причем одно отверстие используется для крепления ручки, а второе для зажима грифеля в клемме.

В целях предотвращения расплавления одноразового шприца (поз.3) при нагреве клеммника (поз.1) используются шайбы из стеклотекстолита (поз.2). А для стандартного подключения к кабелю можно применить стандартное гнездо от прибора (поз.4).

Читайте также:  Как выбрать автосигнализацию для автомобиля с автозапуском

Итак, схема соединения довольно простая: один вывод вторичной обмотки соединяется с держателем, а второй вывод подсоединяется к свариваемой детали.

Есть еще другой вариант крепления держателя электрода с применением электромонтажной клеммы. Второй держатель понадобится в случае сварки металлических изделий с такой же температурой плавления или при необходимости раскалить металлическое изделие (закалка, изменение формы).

Схема подключения к вторичной обмотке трансформатора двух графитовых электродов.

Для сохранения глаз от ожога роговицы и от попадания искр недостаточно будет использовать темные очки из-за малой плотности светофильтров. Можно изготовить такое приспособление: в качестве щитка может быть оправа бинокулярных очков с удаленными линзами; фильтр крепится при помощи канцелярского зажима. Или можно воспользоваться радиолюбительскими очками, применяемыми в SMD технологиях.

В случае сварки меди с нихромом или сталью понадобится флюс. При добавлении небольшого количества воды в тетраборат натрия (буру) или в борную кислоту получается кашица, которой смазываются места сварки.

Материалы для приготовления флюса обычно можно найти в хозяйственном магазине. Также можно воспользоваться средством борьбы с насекомыми «Боракс» содержащим борную кислоту.

Сварочный аппарат своими руками может оказаться хорошей альтернативой. Зачастую в хозяйстве нужна сварка, и приходится искать мастера — опытного сварщика, у которого есть свой сварочный аппарат, договариваться, ждать его прихода, платить за услуги. При этом осознавая, что сами по себе сварочные работы можно выполнить и самостоятельно, а загвоздка — именно в отсутствии самого главного инструмента и орудия труда, сварочного аппарата. Такой агрегат несложно собрать своими руками, понадобятся элементарные электротехнические знания и желание потратить несколько дней своего времени, минимальные затраты на запасные части и конечно же, инструменты.

Преимуществом самодельных сварочных аппаратов является то, что пользователь может самостоятельно вносить изменения в конструкцию, меняя характеристика агрегата.

Самодельные сварочные аппараты так же технологичны, как их производственные аналоги, но в процессе подготовки к их сборке важно учитывать такие факторы, как:

  • предполагаемый срок и частота использования сварочного аппарата;
  • с какими материалами и изделиями планируется проводиться работы;
  • каким бюджетом можно располагать для приобретения запасных частей или отдельных деталей для агрегата.

Все эти параметры следует учесть при выборе аппарата, который будет собираться собственными руками.

Теоретические знания и описание аппарата

Схема устройства любого сварочного аппарата достаточно проста — это трансформатор, к которому подключены определенного типа провода и специальные зажимы. Такие аппараты подойдут для грубой работы, и их сборка все равно потребует покупки недешевых запасных частей, а применение им найдется не всегда. Поэтому стоит задуматься о более эффективном варианте, который будет использоваться повсеместно, для более тонких работ, и конструирование его обойдется значительно дешевле, чем аналоги заводских и промышленных моделей.

Такой вид сварки, как плазменная, отвечает всем параметрам эффективности и качественности, к ее преимуществам можно отнести:

Таблица требуемых технических характеристик для сварочного аппарата.

  1. Возможность существенной экономии электричества в процессе работы с аппаратами плазменной сварки.
  2. Уникальный, повышенный уровень эффективности агрегата плазменной сварки.
  3. Повышенная безопасность сварочного процесса для того, кто исполняет эту работу.
  4. Высокий уровень качественного результата сварочного процесса и дополнительная возможность резки материалов.

Для домашних или гаражных дел при достаточно частом использовании сварки в быту и при желании экономить электроэнергию и получать качественную сварку зачастую отдается предпочтение микроплазменной сварке, которая позволяет производить такие работы и процессы, как:

  • сварочные работы с тонкостенными конструкциями, емкостями и трубами;
  • сварка ювелирных изделий из различных материалов или даже из фольги;
  • работа с толстостенными металлическими плоскостями и окружностями, исключая их изначальную торцевую подготовку;
  • проведение сварочных работ и дополнительная резка материалов одним аппаратом.

Заглавную роль в микроплазменных аппаратах для проведения сварочных работ играет поток газа, который ионизирован, а не электрическая дуга, и в связи с нерентабельностью его приобретения для домашнего использования есть вариант собрать микроплазменный сварочный аппарат своими руками.

Что потребуется для самостоятельной сборки сварочного аппарата

Агрегат такого типа лучше собирать на базе уже имеющегося в наличии инверторного сварочного аппарата, и эту модернизацию можно провести с использованием следующих инструментов:

В процессе сборки сварочного аппарата будет необходим вольтметр.

  • электропаяльник и токарный станок;
  • баллон и горелка для пайки;
  • пассатижи, нож и набор отверток;
  • вольтметр и амперметр.

С помощью этих инструментов нужно будет произвести новые детали и узлы, а для самой сборки и монтажа понадобятся такие компоненты и запасные части:

  • инверторный сварочный аппарат, можно выбирать модель без осциллятора, или с ним;
  • вольфрамовый электрод с отдельным соплом от агрегата для сварки;
  • редуктор и аргоновый баллон;
  • прут молибденовый или танталовый, можно взять небольшой по размеру отрезок такого прута с диаметром, не превышающим 20 мм;
  • несколько медных трубок и одна фторопластовая;
  • несколько кусков листовой меди, толщину лучше выбирать не больше 2 мм, нарезка может быть небольшая, так как меди понадобится немного;
  • шланги из резины и балласт электронный;
  • клеммы и гермоввод;
  • проводка с хомутами;
  • электронасос со стеклоочистительным автомобильным бачком и от этого же электронасоса — выпрямительный блок.
Читайте также:  Как ручную циркулярку закрепить на столе

Практическое конструирование

Устройство самодельного сварочного аппарата.

Самодельные аппараты плазменной сварки бывают как открытыми, так и закрытыми. Причем если агрегат выполнен в закрытом типе, он отличается тем, что в его конструкции есть одна дуга между соплом и непосредственно центральным электродом.

Если аппарат для сварки открытого типа, то основная дуга горит между изделием, а также центральным катодом самой горелки, а между анодом, так называемым соплом и центральным катодом поддерживается еще одна дуга, которая нужна для того, чтобы стимулировать основную дугу в любой требующийся для работ период времени. Вторая дуга может называться дополнительной или второй.

Закрытый тип, или первый из описанных агрегат для плазменной сварки сделать на практике сложно, так как нужно обеспечить высокий уровень охлаждения в процессе непомерных тепловых нагрузок во время сварочных работ, что в домашних условиях выполнить практически невозможно. Поэтому для дополнительной долговечности и удобства в эксплуатации лучше выбирать второй тип — открытый.

Технологически процесс сборки самого аппарата состоит из нескольких этапов:

Принципиальная схема самодельного аппарата для сварки.

  1. Подбор сопла и его размера. Эту деталь несложно выточить из медного материала, но это приведет к частым заменам запасной части, а если выбрать молибденовый или танталовый кругляшок, то достаточно будет периодически чистить сопло, это прекрасный альтернативный вариант в случае частой и долгой эксплуатации сварочного аппарата. Диаметр отверстия этой детали аппарата нужно подобрать практическим использованием, причем растачивать в большую сторону, но изначально приступив к работе с минимальным — 0,5 мм. Прекратить дальнейшую расточку стоит, когда плазменный поток станет достаточным и приемлемым. Важно помнить, что между анодом и катодом из вольфрама должен остаться зазор не менее 2,5 мм.
  2. Изготовить рубашку охлаждения. Две полые трубки из меди, соединенные, как внутренняя и внешняя, с запаянным пространством листками меди, а в саму рубашку нужно впаять трубки поменьше для отвода нагретой жидкости и поступления новой — охлажденной. Для внутренней — берется трубка диаметром 20 мм и такой же длины, а длина внешней должна быть 80 мм, с диаметром 50 мм, отводные трубки имеют самый маленький диаметр, не более 89 мм. Для эффективного обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости используется электродвигатель бачка стеклоочистителя, питание на него можно подать, используя отдельный выпрямитель, а обратка жидкости врезается непосредственно в стену бачка или как вариант — в крышку. На этом этапе используется гермоввод, а соединение трубок для подачи аргона и циркуляции охлаждающей жидкости с шлангами из резины производится хомутами.
  3. Нужно произвести соединение фторопластового изолятора с фиксатором центрального электрода и вкрутить сопло в так называемую охладительную рубашку — для охлаждающего эффекта в ней используется антифриз, а в теплое время года можно и просто дистиллированную воду. После этого на поверхность внутренней трубки наносится резьба, которая используется для присоединения сопла, а изоляционное фторопластовое кольцо вкручивается на резьбу внешней трубки рубашки.
  4. Основной источник питания постоянного тока обеспечивает положительный заряд, а для его ограничения нужно подобрать эффективный электронный балласт, достаточно будет минимального тока для поддержания дежурной дуги. А вот оптимальное значение тока нужно будет подобрать на практике, исходя из конструкции аппарата.

Если осциллятор в аппарате не предусмотрен, то дежурная дуга возбуждается непосредственно контактным способом.

Дополнительные рекомендации по самостоятельной сборке сварочных аппаратов

Для оптимизации работы такого сварочного аппарата можно придерживаться нехитрых рекомендаций, которые увеличат срок эксплуатации аппарата и повысят его эффективность:

  • лучшими будут мини-сопла, то есть детали лучше минимизировать для предотвращения пригорания поверхности сопла;
  • расход аргона можно уменьшить, применяя в процессе сварки вместо него такие качественные заменители, как водяной пар или даже сжатый воздух;
  • если нужно отсечь излишний кислород, можно дополнительно установить кожух непосредственно на рубашку охлаждения с подачей таких газов, как гелий или аргон;
  • инвертор или используемый выпрямитель сварочный заменяется ионным мостом, главное, чтобы он выдерживал ток до 50 А.

При работе с такими самостоятельными, кустарно изготовленными аппаратами для сварки, важно соблюдать технику безопасности, не забывать выключать аппарат и проводить точечный контакт. Для начала проверить сварочный аппарат, отрегулировать как охлаждающий процесс в рубашке охлаждения, так и поступающий ток. Регулировки и настройки следует проводить на подготовительном этапе, непосредственно перед работой, а сам процесс сварки проводится в защитной одежде и вдали от быстровоспламеняющихся материалов и конструкций.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector