Ювелирная сварка своими руками

Лазерная сварка ювелирных изделий

Ювелирная сфера связана с тонкими изделиями и драгоценными металлами. Все это усложняет процесс производства и делает работу сложной и дорогостоящей по себестоимости. Лазерная сварка ювелирных изделий оказывается очень востребованной в своей области, так как она используется для широкого спектра процедур с драгоценными металлами. Большинство изделий такого типа производятся из золота или серебра, что делает их соединение сложным. С учетом того, что предметы являются тонкими, а их металл обладает своими уникальными свойствами сваривания, которые зачастую усложняют качественную сварку, то лазер становится одним из наиболее рациональных способов соединения для этого.

Лазерная сварка ювелирных изделий

Здесь очень важным оказывается эстетическая составляющая. Если происходит ремонт сережек, колец и прочих изделий, то это требуется сделать так, чтобы не было видно следов. Таким образом, сварочный шов, какой образуется в обычных соединениях, исключен. Также невозможно создать сварочную ванну, как на обыкновенных металлических изделиях, из-за маленькой толщины. Здесь же не стоит беспокоиться о защитной среде и прочих нюансах, связанных с режимами, так как в этой методике все происходит намного проще.

Область применения

Лазерная ювелирная сварка, как можно догадаться из названия, применяется в ювелирной сфере. В основном она служит для ремонта и создания новых изделий. Периодически украшения могут ломаться из-за неаккуратного ношения, случайных ударов, падений и прочих случаев. Цепи рвутся, кулоны ломаются в месте соединения, а кольца периодически лопаются. Чтобы починить их, нужна специальная техника. Технология пайки является более простой и доступной, но она оставляет большее количество следов и требует дополнительной обработки после соединения. Также в ней нужно использовать припой, тогда как сварка дает все необходимое более качественно и надежно, после чего в металл не добавляется примесь припоя.

При производстве ювелирных изделий также требуется использование лазеров, так как с их помощью можно создать соединения, в которых практически не будут видны следы. Новые украшения будут выглядеть практически цельными, если правильно подобрать режимы. Стоит также отметить упрощенную работу с драгоценными металлами, где сложность сварки определенных металлов сводится к минимуму.

Преимущества

Сварка ювелирных изделий лазером не зря получила широкое распространение среди остальных способов соединения металла. Этому способствовал следующий ряд преимуществ:

• Шов соединения является практически незаметным, поэтому, изделие может создавать вид цельнолитого;
• Работа может проводиться даже с самыми тонкими деликатными изделиями, что далеко не всегда возможно при других видов сварки;
• Ремонт и создание новых изделий не составляет труда, если есть опыт работы;
• Техника обладает достаточно большой величиной диапазона регулировки параметров, что позволяет без проблем подобрать нужный режим для работы;
• Можно работать с драгоценными металлами без лишних проблем при соединении, как это происходит с другими методами сварки сложно свариваемых металлов;
• Скорость сварки является достаточно высокой;
• Производительность процесса существенно превышает альтернативные методы.

Недостатки

Данная методика имеет и некоторые недостатки, которые не позволяют ее применять во всех ювелирных мастерских;

• Стоимость лазерной установки является достаточно высокой, так что не каждый мастер может позволить себе это;
• Для работы с технологией требуется опыт, так как она обладает некоторой спецификой и здесь требуется учитывать массу нюансов;
• Работа ведется только с металлами, тогда как другие виды материалов не подходят для этого.

Технология

Сварка ювелирных изделий из латуни в домашних условиях, а также прочих разновидностей металла при помощи лазера обладает практически одним и тем же принципом действия. Несмотря на то, какие именно установки для этого применяются, правила проведения процесса практически везде являются одинаковыми. Для этого требуется четко придерживаться технологии, что предполагает собой как подготовку, так и непосредственную температурную обработку.

Поверхность металла следует очистить от загрязнений, жировых пленок и прочих лишних вещей и налетов. Это может испортить место соединение металла, так как в этой зоне все должно быть максимально чистым. Практически все соединения делаются встык, особенно, если речь идет о ремонте. Здесь подводится одна часть детали к другой, так как спектр воздействия лазера является очень узким.

Процесс соединения может быть с использованием припоя и без него. Чаще всего заготовка держится в руках и подводится местом соединения к самому включенному лазеру.

Лазерная ювелирная сварка с припоем

Установка настраивается на нужный режим и включается. Буквально за несколько секунд воздействия на место сварки металл начинает размягчаться и плавиться. Если используется припой, то сначала расплавляется он и обволакивает место соединения.

Чем тоньше деталь, тем меньшее количество времени воздействия требуется для нее, чтобы сварить.»

В самом начале шов может сделаться грубым и место соединение будет заметно. Исправить положение можно при помощи того же лазера, так как сразу же после соединения можно разгладить места соединения, чтобы металл превратился в ровную поверхность.

Последующая обработка требуется не так уж часто. Специалисты, которые обладают достаточным опытом, могут ремонтировать ювелирные украшения, не требующие последующей доработки. В ином случае, нужно снять небольшой слой при помощи наждачной бумаги, благодаря чему изделие получит такой же вид, как новое украшение.

Техника безопасности

Во время работы лазер не следует направлять на те предметы, которые могут загореться. Также не стоит помещать руки в то место, где проходит луч, так что действовать нужно очень аккуратно, чтобы не возникло травматических ситуаций.

Точечно-искровой сварочный аппарат для ювелирных работ своими руками

Недавно ремонтировал точечно-искровой сварочный аппарат Ding Xing Jewelry Machine и после того, как вернул его хозяину, решил собрать себе такой же. Естественно, с заменой части оригинальных комплектующих на то, что есть «в тумбочке».

Принцип работы аппарата достаточно простой – на конденсаторе C5 (рис.1) накапливается такое количество энергии, что при открывании транзистора Q9 её хватает, чтобы в месте сварки точечно расплавить металл.

С трансформатора питания Tr1 напряжение 15 В после выпрямления, фильтрации и стабилизации поступает на те части схемы, что отвечают за управление характеристиками сварочного импульса (длительность, ток) и создания высоковольтного «поджигающего» импульса. Напряжение 110 В после выпрямления заряжает конденсатор С5, который (при нажатии на педаль) разряжается в точку сварки через силовой транзистор Q8 и через вторичную обмотку трансформатора Tr2. Этот трансформатор совместно с узлом на транзисторах Q5 и Q8 создают на выводах вторичной обмотки высоковольтный импульс, пробивающий воздушный промежуток между сварочным электродом (вольфрамовой иглой, красный вывод) и свариваемыми деталями, подключенными к чёрному выводу. Это, скорее всего, необходимо для химически чистой сварки ювелирных изделий (вольфрам достаточно тугоплавкий металл).

Рис.1

Часть схемы на элементах R1, C1, D1, D2, R2, Q1, R3, Q2, K1 и D5 обеспечивает кратковременное включение реле К1 на время около 10 мс, зависящее от скорости заряда конденсатора С1 через резистор R1. Реле через контакты К1.1 подаёт стабилизированное напряжение питания +12 В на два узла. Первый, на элементах C8, Q5, R15, R16, Q8, R18, R20 и Tr2 – это уже упомянутый генератор высоковольтного «поджигающего» импульса. Второй узел на R5, C2, R6, D6, D7, R9, C4, R10, Q3, R12, Q4, R13, R14, Q6, R24, Q7, R17, R21, D8, R22, Q9 и R23 – генератор одиночного сварочного импульса, регулируемого резисторами R6 по длительности (1…5 мс) и R17 по току. На транзисторе Q3 собран, собственно, сам генератор импульса (принцип работы как и на включение реле), а транзисторы Q6 и Q7 – это составной эмиттерный повторитель, нагрузкой которого является силовой ключ на транзисторе Q9. Низкоомный резистор R23 — датчик силы сварочного тока, напряжение с него проходит через регулируемый делитель R22, R17, R14 и открывает транзистор Q4, который уменьшает напряжение открывания выходного транзистора Q9 и этим ограничивает протекающий ток. Параметры регулировки тока точно определить не удалось, но расчётный верхний предел не более 150 А (определяется внутренним сопротивлением транзистора Q9, сопротивлениями вторичной обмотки Tr2, резистора R23, монтажных проводников и мест пайки).

Полевой транзистор Q8 собран из четырёх IRF630, включенных параллельно (в оригинальной схеме стоит один IRFP460). Силовой транзистор Q9 состоит из десяти FJP13009, также включенных «параллельно» (в оригинальной схеме стоят два IGBT транзистора). Схема «запараллеливания» показана на рис.2 и кроме транзисторов содержит в себе элементы R21, D8, R22 и R23 каждые для своего транзистора (рис.3).

Рис.2

Рис.3

Низкоомные резисторы R20 и R23 выполнены их нихромовой проволоки диаметром 0,35 мм. На рис.4 и рис.5 показано изготовление и крепёж резисторов R23.

Рис.4

Рис.5

Печатные платы в формате программы Sprint-Layout развёл (рис.6 и рис.7), но заниматься их изготовлением по технологии ЛУТ не стал, а просто вырезал на фольгированном текстолите дорожки и «пятачки» (видно на рис.8). Размеры печатных плат 100х110 мм и 153х50 мм. Контактные соединения между ними выполнены короткими и толстыми проводниками.

Рис.6

Рис.7

Трансформатор питания Tr1 «сделан» из трёх разных трансформаторов, первичные обмотки которых включены параллельно, а вторичные последовательно для получения нужного выходного напряжения.

Сердечник импульсного трансформатора Tr2 набран из четырёх ферритовых сердечников строчных трансформаторов от старых «кинескопных» мониторов. Первичная обмотка намотана проводом ПЭЛ (ПЭВ) диаметром 1 мм и имеет 4 витка. Вторичная обмотка намотана проводом в ПВХ изоляции с диаметром жилы 0,4 мм. Количество витков в последнем варианте намотки – 36, т.е. коэффициент трансформации равен 9 (в оригинальной схеме применялся трансформатор с Ктр.=11). «Начало-конец» одной из обмоток надо скоммутировать так, чтобы выходной отрицательный импульс на красном выводе аппарата возникал после закрытия полевого транзистора Q8. Это можно проверить опытным путём – при правильном подключении искра «мощней».

Элементы R19, C10 являются демпфирующей антирезонансной цепочкой (снаббер), а такое включение диода D9 обеспечивает на красном выводе сварочного аппарата отрицательную полуволну высоковольтного «поджигающего» импульса и защищает транзистор Q9 от пробоя высоким напряжением.

Накопительный конденсатор С5 составлен из 30 электролитических конденсаторов разной ёмкости (от 100 до 470 мкФ, 200 В), включенных параллельно. Их общая ёмкость – около 8700 мкФ (в оригинальной схеме применены 4 конденсатора по 2200 мкФ). Чтобы ограничить зарядный ток конденсаторов, в схеме стоит резистор R8 NTC 10D-20. Для контроля тока используется стрелочный индикатор, подключенный к шунту R7.

Аппарат был собран в компьютерном корпусе размерами 370х380х130 мм. Все платы и другие элементы закреплены на куске толстой фанеры подходящего размера. Фото расположения элементов во время настройки на рис.8. В окончательном варианте с передней панели был убран шунт R7 и стрелочный индикатор тока (рис.9). Если же индикатор нужно ставить в аппарат, то сопротивление резистора R7 придётся подбирать по рабочему току используемого индикатора.

Рис.8

Рис.9

Сборку и настройку аппарата лучше производить последовательно и поэтапно. Сначала проверяется работа трансформатора питания Tr2 вместе с выпрямителями D3, D4, конденсаторами С3, С5, С9, стабилизатором VR1 и конденсаторами С6 и С7.

Затем собрать схему включения реле К1 и подбором ёмкости конденсатора С1 или сопротивления резистора R1 добиться устойчивого срабатывания реле на время около 10-15 мс при замыкании контактов на педали.

После этого можно собрать узел высоковольтного «поджигающего» импульса и, поднеся выводы вторичной обмотки друг к другу на расстояние долей миллиметра, проверит, проскакивает ли между ними искра во время срабатывания реле К1. Хорошо бы ещё убедиться, что её длительность лежит в пределах 0,3…0,5 мс.

Потом собрать остальную часть схемы управления (ту, что ниже R9 по рис.1), но к коллектору транзистора Q9 подключить не трансформатор Tr2, а резистор сопротивлением 5-10 Ом. Второй вывод резистора припаять к плюсовому выводу конденсатора С9. Включить схему и убедиться, что при нажатии педали на этом резисторе появляются импульсы длительностью от 1 до 5 мс. Чтобы проверить работу регулировки по току, нужно будет или собирать высоковольтную часть аппарата или, увеличив сопротивление R23 до нескольких Ом, посмотреть, меняется ли длительность и форма импульса тока, протекающего через Q9. Если меняется – это значит, что защита работает.

Возможно, что понадобится подбор номиналов резистора R9 и конденсатора C4. Дело в том, что для того, чтобы полностью «открыть» транзисторы Q9.1-Q9.10, нужен достаточно большой ток, который пропускает через себя Q7. Соответственно, уровень напряжения питания на конденсаторе С4 начинает «просаживаться», но этого времени должно хватать, чтобы провести сварку. Излишне большое увеличение ёмкости конденсатора C4 может привести к замедленному появлению питания в узле, а соответственно, к задержке по времени сварочного импульса относительно «поджигающего». Лучшим выходом из этой ситуации является уменьшение управляющего тока, т.е. замена десяти транзисторов 13007 на два-три мощных IGBT. Например, IRGPS60B120 (1200 В, 120 А) или IRG4PSC71 (600 В, 85 А). Ну, тогда есть смысл и в установке «родного» транзистора IRFP460 в узле, формирующем высоковольтный «поджигающий» импульс.

Не скажу, что аппарат оказался очень нужным в хозяйстве :-), но за прошедшие три недели было приварено всего несколько проводников и резисторов к лепесткам электролитических конденсаторов при изготовление блока питания и сделано несколько «показательных выступлений» для любознательных зрителей. Во всех случаях в качестве электрода использовалась медная оголённая миллиметровая проволока.

Недавно провёл «доработку» — вместо педали поставил кнопку на передней панели и добавил индикацию включения аппарата (обыкновенная лампочка накаливания, подключенная к обмотке с подходящим напряжением одного из трансформатора).

Андрей Гольцов, r9o-11, г. Искитим, февраль-март 2015

Как своими руками собрать самодельную точечную сварку — инструкция

Изготовить самодельную точечную сварку несложно самостоятельно.

Производятся похожие механизмы в нескольких вариациях:

Сварочный процесс: схема изготовления

При самостоятельной сборке аппарата необходимо учитывать закон Джоуля-Ленца (Q=I² Х R Х t), в котором говорится: тепловая энергия выделяется в проводниках в определённом количестве пропорционально их сопротивлению, коэффициенту силы тока во времени и в квадрате.

Специалисты советуют уделять должное внимание самодельному механизму, учитывать большую потерю энергии в тонких проводах, использовать электроцепь высокого качества.

Виды контактной сварки:

В точечной сварке технология аппарата основана на тепловом воздействии тока. Это обеспечивает сварку детали как в одной, так и в нескольких точках.

Размер и особенности структуры контактной поверхности электрода имеют отличия. Это влияет на уровень прочности соединений.

Перечислим несколько существующих ступеней в технологии точечной сварки:

1. Совмещаемые компоненты соединяются и размещаются между электродами устройства. Следует расположить компоненты плотно прилегая друг к другу. Это обеспечит формирование уплотняющего пояса возле расплавленного ядра, что не позволит выплёскивание раскалённого метала во время импульса.
2. Следующий шаг — нагревание деталей. Они становятся термопластичны, что даёт возможность их видоизменения. Сделать сварку высокого качества возможно в домашних условиях, главное – соблюдать ключевые принципы технологии: поддерживать скорость движения электродов, постоянную величину давления и плотное соединение всех частей.

При прохождении тока образуется импульс, который обеспечивает нагревание сварочного аппарата и позволяет расплавить металл в точках соприкасания с электродами.

Затем образуется общее ядро жидкой консистенции 4-12 мм в диаметре. После воздействия тока на детали, они будут надёжно держаться до охлаждения ядра и его дальнейшей кристаллизации.

Бытовая эксплуатация самодельной точечной сварки позволяет обеспечить машинальную прочность металлических швов без больших расходов, но создать герметичные швы не позволяет.

Государственный стандарт регламентирует технику безопасности, рабочий процесс и сварочное оборудование.

Сварочный аппарат в домашних условиях

На большую мощность самодельного аппарата точечной сварки располагать не стоит: устройство может работать с металлической проволокой 0,3 мм в диаметре; со стальным листом 0,2 мм в толщину.

Конфигурация позволяет приварить наиболее тонкие составляющие из фольги и совершать сварку термопар.

Производят электрод из пистолета с лёгким усилием, что необходимо для прижима объектов небольших габаритов.

Технология производства самодельной точечной сварки не сложная: электрод подключается податливым кабелем ко вторичной трасформаторной обмотке, при этом к нижнему концу следует подключить наиболее массивную часть.

Здесь потребуются выпрямительные мосты, тиристор подключается ко второй детали моста. Открытие первой детали благоприятствует достаточному напряжению у трансформатора к первичной обмотке.

Сварочные клещи заменяются пистолетом, и первый элемент соединяется с концом вторичной обмотки на трансформаторе. При этом второй конец надёжно крепится к аппарату.

Однофазный или трёхфазный ток питает клещи, что позволяет им функционировать. Трансформатор, питающий клещи, снабжает током в несколько кА.

Управляется тиристор нажатием кнопки на рукоятке пистолета. Конденсатор заряжается при подключении к сети добавочного источника (выпрямительных мостов или трансформаторов).

Тиристор закрывается, механизм включается и остаётся открытым до тех пор, пока конденсатор не разрядится.

Отрезок времени, за который конденсатор может разрядиться, регулируется переменным резистором. Кнопка нажимается — формируется следующий импульс и конденсатор заряжается. При повторном нажатии кнопки процесс запускается сначала.

Продолжительность процесса в самодельном устройстве не превышает 0,1 секунду из-за номинала резистора и конденсатора, сила сварочного тока —300-500 Ампер, при этом мощность невелика — 5-10 Ватт. Этих параметров хватит для работы с объектами небольших габаритов.

Самодельная точечная сварка может быть создана из стального трансформатора с толщиной набора 70 мм. При первичной обмотке используется провод ПЭВ-2 0,8 с 300 витками, при вторичной — многожильный провод 4мм в диаметре.

Производство сварочного оснащения: инструкция.

По мнению экспертов, в качестве основы оборудования следует выбрать трёхфазный понижающий трансформатор.

С катушки снимаются вторичные обмотки, первичные провода и сердечник оставить в первостепенном виде, среднюю проводку обвернуть тем же материалом с 8-10 витками на выходе.

Для самостоятельного производства сварочного оборудования нужен кабель 25 м, медная труба 10-12 мм в диаметре, диск по металлу и болгарка.

Необходимо обеспечить заполнение обоих катушек, находящихся по краям, осторожно намотав вторичную обмотку, используя силовой многожильный трёхфазный кабель. Гибкий провод проводит намотку без надобности разборки оборудования.

Параметры проводов в кабеле — 6-8 мм в диаметре. Один из них должен быть более тонким, но с хорошей изоляцией и устойчивым к мощности тока. Для производства устройства 25 м кабеля. По надобности его можно поменять на провода с меньшим сечением.

Эту работу эффективнее проделывать вдвоём: один человек займётся протягиванием провода, второй – укладкой витков. Для изготовления клеммы нужна труба из меди длиной 30-40 мм и 10-12 мм в диаметре.

Одна её часть разнимается, что образует пластину, в которой проделывается отверстие до 10 мм в диаметре; в другую часть вставляются заранее зачищенные провода. Эксперты советуют обжать провода молотом.

Контакт улучшится, если на наружной стороне трубы проделать несколько насечек.

Новые крепёжные элементы с резьбой М10 заменяют имеющиеся в верхней части трансформатора винты и гайки, к которым далее прикрепляются клеммы от вторичной обмотки.

В текстолитовой плате необходимо проделать 11 отверстий (не более 6 мм в диаметре) для винтов с гайками и шайбами; и основательно прикрепить её к поверхности трансформатора. Данные составляющие обеспечат вывод первичной обмотки.

Электродержатель производится из ¾ трубы 25 см в длину. По углам необходимо сделать выемки, а к держателю приварить кусочек проволоки из металла небольшого размера.

На обратной стороне проделывается отверстие и присоединяется отрезок кабеля, как при вторичной обмотке. Затем нужно изолировать трубу резиновым шлангом.

Электроды для точечной сварки

Сделанная в домашних условиях самодельная точечная сварка годится для небольшого объёма работы. Аппарату рекомендуется дать остыть поработав с 10-14 электродами.

Отличие многоточечного оборудования от его аналогов –работа с металлическими заготовками определённой формы и размера.

Многоточечные аппараты встречаются редко, но универсальны для контактного спаривания элементов. Переналадить его под силу только экспертам.

Контактное сваривание деталей невозможно при отсутствии электродов из сплавов, имеющих высокий уровень теплопроводности.

Электроды благоприятствуют сжатию металлов и проводят ток на поверхность элементов. Уровень концентрации тепла зависит от наконечников – тонкие механизмы спешно изнашивают себя и нуждаются в постоянной подточке.

Имеется несколько форм выпускаемых наконечников.

Продолжить срок наконечников возможно, следуя нижеперечисленным советам:

• Электроды подбирают, соответствуя критериям используемого в
  работе металла;
• Максимально обеспечить их сохранность;
• Для тяжёлой сварки использовать более массивные
  наконечники;
• Использовать водяную рубашку.

Эксперты советуют не подпиливать наконечники по причине возникновения неровностей, что в целом отрицательно повлияет на качество работы.

Особенности сварки ювелирных изделий

При изготовлении и ремонте ювелирных изделий возникает необходимость создания прочных неразъемных соединений очень мелких деталей. Специфика этого тонкого ремесла предъявляет высочайшие требования к технологии выполнения таких работ.

Помимо того, что при работе с изделиями, представляющими некоторую художественную ценность, эстетическая составляющая находится на первом месте, особую специфику создает то обстоятельство, что изготовлены они, как правило, из золота и других драгоценных металлов.

Традиционными способами создания соединения в ювелирном деле являются клепка и пайка, с успехом применяющиеся по сей день. Ранее сварка для ювелиров применялась редко. Но с развитием сварочных технологий, она все чаще используется для создания украшений и других ценных изделий.

Основные способы

Общее развитие сварочных и электронных технологий привело к появлению новых методов сварки ценных ювелирных изделий. Существующие в настоящее время сварочные аппараты для ювелирных работ по используемой технологии процесса можно разделить на три типа:

• точечная электродуговая сварка с применением неплавящегося электрода;
• электрическая контактная сварка;
• сварка с использованием лазера.

Кроме перечисленных технологий, существует также диффузионное соединение. Этот способ следует рассматривать отдельно от вышеперечисленных, так как, осуществляется он довольно примитивными средствами и не требует применения сложных технических устройств.

Дуговая точечная

Общий принцип данной технологии точечной ювелирной сварки такой же, как и у обычного электродугового процесса. Источником энергии для плавления свариваемого металла служит электрическая дуга, зажигаемая между тугоплавким электродом и изделием.

Тем не менее, имеются существенные отличия дуговых аппаратов для ювелирной сварки от их более мощных промышленных собратьев. Главное различие заключается в режиме сварочного процесса.

Работа большого промышленного сварочного аппарата характеризуется достаточно длительным режимом горения электрической дуги (это относится к работе как с плавящимся, так и с тугоплавким, вольфрамовым или угольным электродом).

Ювелирную точечную электрическую сварку отличает импульсный характер работы. Сварочная дуга в данном случае представляет собой короткий электрический разряд, который, не смотря на это, успевает расплавить металл в зоне сварки и образовать сварное соединение в небольшой области (точке). По этой причине данная разновидность сварки называется точечной.

Конструкция аппарата для ювелирной сварки имеет еще более существенные отличия. Источником напряжения для создания дуги в нем служит накопительный конденсатор, который разряжается во время сварочного импульса.

Образцы устройств

Примером аппаратов для ювелирной точечной сварки может служить агрегат фирмы «Lampert» (Германия) и Orion pulse150i (США).

Оба аппарата снабжены биноклями, в которые можно рассмотреть мельчайшие детали ювелирного изделия. Для защиты глаз окуляры снабжены шторкой, которая закрывается в момент дугового разряда.

Работа происходит следующим образом. Ювелирное изделие закрепляют в предназначенном для этого месте, при этом, специальный зажим обеспечивает надежный его контакт с одним полюсом аппарата.

Ювелир прикасается электродом к изделию в нужном месте. В этот момент происходит разряд накопительного конденсатора, а подвижная часть электрода автоматически втягивается, создавая искровой зазор, в котором горит электрическая дуга. В это же время осуществляется подача порции аргона через отверстие в центре электрода.

В процессе сварки при необходимости может использоваться присадочная проволока, сплавляющаяся с материалом изделия.

Контактная

Данный вид соединения деталей принципиально не отличается от широко распространенной в машиностроении контактной сварки. Соединяемые детали сжимают, и через их точечный контакт пропускают сварочный ток.

Неразъемное соединение образуется вследствие пластического деформирования деталей под воздействием внешнего давления и их сплавления в месте контакта.

Сварочный аппарат для ювелирных украшений, основанный на методе контактной сварки, работает следующим образом. Свариваемые детали закрепляются в специальном приспособлении, служащем пуансоном и обеспечивающем контакт с электрическими полюсами аппарата, после чего (чаще всего посредством нажатия на педаль) подается сварочный ток.

Данный способ соединения часто используется в качестве средства временной фиксации деталей для дальнейшей пайки соединения.

Лазерная

Принцип лазерной технологии заключается в расплавлении кромок соединяемых деталей не электрической дугой, а лазерным лучом, то есть, когерентным пучком света. Источником излучения является твердотельный лазер, использующий кристалл алюмоиттриевого граната.

Этот выбор не случаен. Излучение, создаваемое именно этим минералом, наиболее полно поглощается драгоценными металлами, то есть, их разогрев этим лазером осуществляется наиболее эффективно.

Лазерная сварка ювелирных изделий характеризуется уникальными свойствами:

• возможностью чрезвычайно точной фокусировки луча;
• возможностью локального разогрева очень малой зоны поверхности изделия;
• отсутствием необходимости защиты глаз затемненным стеклом, что позволяет в мельчайших деталях наблюдать сварочный процесс.

Аппараты лазерной сварки отличаются габаритами и ценой. Регулируя мощность, можно сваривать ювелирные изделия из различных сплавов.

Диффузионная сварка

Суть диффузионного процесса сводится к следующему. Поверхности контакта ювелирных изделий шлифуют и тщательно очищают, после чего с большим усилием зажимают между стальными пластинами и нагреваются «докрасна» (если быть точным, до 70 – 80% температуры плавления) в муфельной печи или кузнечном горне.

При выдержке заготовок в таком состоянии определенное время, в месте контакта деталей происходит взаимная диффузия их атомов, что приводит к созданию прочного неразъемного соединения.

Точечная сварка в домашней мастерской

Разновидности и классификация сварки

Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения деталей за счет образования межатомных связей в сварном шве. Такие связи возникают при воздействии местного или общего нагрева свариваемых деталей, либо под воздействием пластической деформации, либо того и другого вместе.

Сварка чаще всего применяется для соединения металлов и их сплавов, для соединения термопластов и даже в медицине. Но сварка живых тканей выходит за рамки данной статьи. Поэтому вкратце рассмотрим лишь те виды сварки, которые применяются в технике.

Современное развитие сварочных технологий таково, что позволяет выполнять сварочные работы не только в условиях производства, а также на открытом воздухе и даже под водой. В последние годы сварочные работы в качестве эксперимента уже проводились в космосе.

Для производства сварки применяются различные виды энергии. В первую очередь это электрическая дуга или пламя газовой горелки. Более экзотичными источниками являются ультразвук, излучение лазера, электронный луч, а также сварка трением.

Все сварочные работы сопряжены с высокой пожарной опасностью, загазованностью вредными газами, ультрафиолетовым облучением, и просто опасностью поражения электрическим током. Поэтому проведение сварочных работ требует неукоснительного соблюдения правил техники безопасности.

Все способы сварки в зависимости от вида энергии и технологии ее использования подразделяются на три основных класса: термический класс, термомеханический класс, и механический класс.

Сварка термического класса осуществляется плавлением за счет использования тепловой энергии. В основном это широко известная электродуговая сварка и газовая сварка. Сварка термомеханического класса выполняется при помощи тепловой энергии и механического давления. Для сварки механического класса используется энергия давления и трения. Все разделения сварки на классы производятся согласно ГОСТ 19521-74.

Точечная сварка

Точечная сварка относится к разряду так называемых контактных сварок. Кроме нее туда же относятся стыковая и шовная сварки. В условиях домашней мастерской последние два вида осуществить практически невозможно, поскольку оборудование слишком сложное для повторения в условиях кустарного производства. Поэтому далее будет рассмотрена только точечная контактная сварка.

Согласно вышеприведенной классификации точечная сварка относится к термомеханическому классу. Процесс сварки состоит из нескольких этапов. Сначала свариваемые детали, предварительно совмещенные в нужном положении, помещаются между электродами сварочной машины и прижимаются друг к другу. Затем подвергаются нагреву до состояния пластичности, и последующему совместному пластическому деформированию. При использовании автоматического оборудования в промышленных условиях достигается частота сварки 600 точек в минуту.

Краткая технология точечной сварки

Нагрев деталей осуществляется за счет подачи кратковременного импульса сварочного тока. Длительность импульса варьируется в пределах 0,01…0,1 сек в зависимости от условий сварки. Этот кратковременный импульс обеспечивает расплавление металла в зоне электродов и образование общего для обеих деталей жидкого ядра. После снятия импульса тока в течение некоторого времени детали удерживаются под давлением для остывания и кристаллизации расплавленного ядра.

Прижатие деталей в момент сварочного импульса обеспечивает образование вокруг расплавленного ядра уплотняющего пояска, который препятствует выплеску расплава из зоны сварки. Поэтому дополнительных мер защиты места сварки не требуется.

Усилие сжатия электродов следует снимать с некоторой задержкой после окончания сварочного импульса, что обеспечивает условия для лучшей кристаллизации расплавленного металла. В некоторых случаях на окончательной стадии рекомендуется увеличение усилия прижима деталей, что обеспечивает проковывание металла и устранение внутри сварного шва неоднородностей.

Следует заметить, что для получения качественного сварочного шва свариваемые поверхности должны быть предварительно подготовлены, в частности, зачищены от толстых оксидных пленок или попросту ржавчины. Для сварки достаточно тонких листов, до 1…1,5 мм применяется так называемая конденсаторная сварка.

Конденсаторы заряжаются от сети непрерывно, достаточно небольшим током, потребляя незначительную мощность. В момент сварки конденсаторы разряжаются через свариваемые детали, обеспечивая необходимый режим сварки.

Такие источники применяются для сварки миниатюрных и сверхминиатюрных деталей в приборостроении, электронной и радиотехнической промышленности. При этом возможна сварка, как черных, так и цветных металлов, причем даже в различном сочетании.

Достоинства и недостатки точечной сварки

Как и все на свете точечная сварка имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам, прежде всего, следует отнести высокую экономичность, механическую прочность точечных швов и возможность автоматизации сварочных процессов. Недостатком следует признать отсутствие герметичности сварочных швов.

Самодельные конструкции аппаратов точечной сварки

В условиях домашней мастерской точечная сварка может быть просто необходима, поэтому было разработано немало аппаратов, пригодных для самостоятельного изготовления в домашних условиях. Далее будет приведено краткое описание некоторых из них.

Одна из первых конструкций аппарата для точечной сварки была описана в журнале РАДИО N 12, 1978 г. с.47-48 . Схема аппарата показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема аппарата для точечной сварки

Подобный аппарат не отличается повышенной мощностью, с его помощью можно сваривать листовой металл толщиной до 0,2 мм или стальную проволоку диаметром до 0,3 мм. При таких параметрах вполне возможна сварка термопар, а также приваривание тонких деталей из фольги к массивным стальным основаниям.

Одно из возможных применений это приваривание тонких листов фольги с предварительно наклеенными тензодатчиками к испытываемым деталям. В виду того, что свариваемые детали малогабаритные, усилие прижима при их сварке невелико, поэтому сварочный электрод выполнен в виде пистолета. Прижим деталей осуществляется усилием руки.

Схема сварочного аппарата достаточно проста. Основное ее назначение это создание сварочного импульса необходимой длительности, что обеспечивает различные режимы сварки.

Основным узлом аппарата является сварочный трансформатор Т2. К его вторичной обмотке (по схеме верхний конец) с помощью многожильного гибкого кабеля подключается сварочный электрод, а к нижнему концу подключается более массивная свариваемая деталь. Подключение должно быть достаточно надежным.

Сварочный трансформатор подключен к сети через выпрямительный мост V5…V8. В другую диагональ этого моста включен тиристор V9 при открытии которого напряжение сети через выпрямительный мост прикладывается к первичной обмотке трансформатора Т2. Управление тиристором осуществляется с помощью кнопки S3 «Импульс» расположенной в рукоятке сварочного пистолета.

При включении в сеть от вспомогательного источника сразу же заряжается конденсатор С1. Вспомогательный источник состоит из трансформатора Т1 и выпрямительного моста V1…V4. Если теперь нажать кнопку S3 «Импульс», то конденсатор С1 через ее замкнутый контакт и резистор R1, будет разряжаться через участок управляющий электрод – катод тиристора V9, что приведет к открытию последнего.

Открывшийся тиристор замкнет диагональ моста V5…V9 (по постоянному току), что приведет к включению сварочного трансформатора Т1. Тиристор будет открыт до тех пор, пока не разрядится конденсатор С1. Время разряда конденсатора, а следовательно и время импульса сварочного тока можно регулировать переменным резистором R1.

Для того, чтобы подготовить следующий импульс сварки, кнопку «Импульс» необходимо кратковременно отпустить, чтобы зарядился конденсатор С1. Следующий импульс будет сформирован при повторном нажатии на кнопку: весь процесс повторится, как было описано выше.

В качестве трансформатора Т1 подойдет любой маломощный (5…10Вт) с выходным напряжением на обмотке III около 15В. Обмотка II используется для подсветки, ее напряжение 5…6В. При указанных на схеме номиналах С1 и R1 максимальная длительность импульса сварки около 0,1 сек, что обеспечивает сварочный ток на уровне 300…500 А, что вполне достаточно для сварки малогабаритных деталей, упоминавшихся выше.

Трансформатор Т2 изготовлен на железе Ш40. Толщина набора 70 мм, первичная обмотка намотана проводом ПЭВ-2 0,8 и содержит 300 витков. Вторичная обмотка намотана сразу в два провода и содержит 10 витков. Провод вторичной обмотки многожильный диаметром 4мм. Также можно применить шину сечением не менее 20 кв.мм.

Тиристор ПТЛ-50 вполне возможно заменить на КУ202 с буквами К, Л, М, Н. При этом емкость конденсатора С1 придется увеличить до 2000 мкФ. Вот только надежность работы аппарата при такой замене может несколько уменьшиться.

Более мощный аппарат для точечной сварки

Описанный выше аппарат можно назвать аппаратом для микросварки. Схема более мощного аппарата показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Принципиальная схема аппарата точечной сварки

При ближайшем рассмотрении нетрудно заметить, что структурно она очень похожа на предыдущую и содержит те же узлы, а именно: сварочный трансформатор, полупроводниковый тиристорный ключ и устройство выдержки времени, обеспечивающее требуемую длительность сварочного импульса.

Эта схема позволяет сваривать листовой металл толщиной до 1 мм, а также проволоку диаметром до 4 мм. Такое увеличение мощности по сравнению с предыдущей схемой достигнуто за счет применения более мощного сварочного трансформатора.

Общая схема аппарата показана на рисунке 2а. Первичная обмотка сварочного трансформатора Т2 подключена к сети через тиристорный бесконтактный пускатель типа МТТ4К. Прямой ток такого пускателя 80 А, обратное напряжение 800 В. Его внутреннее устройство показано на рисунке 2в.

Схема модуля достаточно проста и содержит два тиристора, включенных встречно – параллельно, два диода и резистор. Контакты 1 и 3 коммутируют нагрузку в то время, когда замкнуты контакты 4 и 5. В нашем случае они замыкаются при помощи контактной группы реле К1. Для защиты от аварийных ситуаций схема содержит автоматический выключатель АВ1.

Реле времени собрано на трансформаторе Тр1, диодном мосте КЦ402, электролитических конденсаторах С1…С6, реле К1 и коммутирующих переключателях и кнопках. В положении показанном на схеме при включении автомата АВ1 начинают заряжаться конденсаторы С1…С6.

Конденсаторы подключаются к диодному мосту при помощи переключателя П2К с независимой фиксацией, что позволяет подключать различное количество конденсаторов и тем самым регулировать выдержку времени. В цепи заряда конденсаторов установлен резистор R1, его назначение ограничить зарядный ток конденсаторов в начальный момент зарядки. Это позволяет увеличить срок службы конденсаторов. Зарядка конденсаторов происходит через нормально – замкнутый контакт кнопки КН1.

При нажатии на кнопку КН1 замыкается ее нормально – разомкнутый контакт, который подключает реле К1 к времязадающим конденсаторам. Нормально – замкнутый контакт в это время, естественно, размыкается, что препятствует подключению реле К1 непосредственно к выпрямительному мосту.

Реле срабатывает, своими контактами замыкает управляющие контакты тиристорного реле, которое и включает сварочный трансформатор. После того, как конденсаторы разрядятся, реле отключится, сварочный импульс прекратится. Для подготовки к следующему импульсу кнопку КН1 требуется отпустить.

Для точного подбора времени импульса служит переменный резистор R2. В качестве реле К1 подойдет герконовое реле типа РЭС42, РЭС43 или подобное с напряжением срабатывания 15…20 В. При этом, чем меньший ток срабатывания реле, тем больше выдержка времени. Ток между контактами 4 и 5 тиристорного пускателя не превышает 100 мА, поэтому подойдет любое слаботочное реле.

Конденсаторы C1 и С2 по 47 мкФ, С3, С4 100 мкФ, С5 и С6 470 мкФ. Рабочее напряжение конденсаторов не менее 50 В. Трансформатор Тр2 подойдет любой, мощностью не свыше 20 Вт с напряжением вторичной обмотки 20…25 В. Выпрямительный мост можно собрать из отдельных диодов, например широко распространенных 1N4007 или 1N5408.

Сварочный трансформатор изготовлен на магнитопроводе от сгоревшего ЛАТРА на 2,5 А. После удаления старой обмотки железо обматывается не менее, чем тремя слоями лакоткани. На торцах магнитопровода, перед намоткой лакоткани, устанавливаются кольца из тонкого электрокартона, которые подгибаются по внешней и внутренней кромкам кольца. Это предотвращает разрушение лакоткани при намотке и последующей эксплуатации.

Первичная обмотка выполняется проводом диаметром 1,5 мм, лучше всего, если провод будет с тканевой изоляцией, что улучшает условия для пропитки обмотки лаком. Для пропитки можно использовать лак КС521 или ему подобный. Количество витков показано на рисунке 2б. с помощью отводов можно осуществлять грубую регулировку сварочного тока. Между первичной и вторичной обмотками наматывается слой хлопчатобумажной ленты, после чего катушка пропитывается лаком.

Вторичная обмотка выполнена многожильным проводом в кремнийорганической изоляции диаметром 20 мм и содержит 4…7 витков. Площадь провода не менее 300 кв.мм. На концах провода устанавливаются наконечники, которые для лучшего контакта следует пропаять. Возможно выполнить вторичную обмотку жгутом из нескольких более тонких проводов. Общая площадь должна быть не менее указанной, а намотка всех проводов должна производиться одновременно. Такая конструкция трансформатора обеспечивает сварочный ток до 1500 А. Напряжение холостого хода 4…7 В.

Сварочно – контактный механизм выполняется в соответствии с характером выполняемых работ по одной из известных схем. Чаще всего это сварочные клещи. Давление, создаваемое механизмом, около 20 КГ/см.кв. Более точно это усилие подбирается практическим путем. Контакты изготавливаются из меди или бериллиевой бронзы. При этом размер контактных площадок должен быть по возможности минимальным, что обеспечивает получение более качественного сварочного ядра.

Любительских конструкций для точечной сварки сейчас можно найти немало. В дело идет все, что угодно. Например, одна из конструкций создана на основе силовых трансформаторов ТС270 от старых ламповых цветных телевизоров. Для создания такой установки понадобилось шесть трансформаторов. Появляются даже схемы с микропроцессорным управлением, но общий смысл конструкций остается неизменным: создать кратковременный импульс сварочного тока и достаточное усилие прижима в месте сварки.

Лазерная сварка ювелирных изделий

Ювелирная сфера связана с тонкими изделиями и драгоценными металлами. Все это усложняет процесс производства и делает работу сложной и дорогостоящей по себестоимости. Лазерная сварка ювелирных изделий оказывается очень востребованной в своей области, так как она используется для широкого спектра процедур с драгоценными металлами. Большинство изделий такого типа производятся из золота или серебра, что делает их соединение сложным. С учетом того, что предметы являются тонкими, а их металл обладает своими уникальными свойствами сваривания, которые зачастую усложняют качественную сварку, то лазер становится одним из наиболее рациональных способов соединения для этого.

Лазерная сварка ювелирных изделий

Здесь очень важным оказывается эстетическая составляющая. Если происходит ремонт сережек, колец и прочих изделий, то это требуется сделать так, чтобы не было видно следов. Таким образом, сварочный шов, какой образуется в обычных соединениях, исключен. Также невозможно создать сварочную ванну, как на обыкновенных металлических изделиях, из-за маленькой толщины. Здесь же не стоит беспокоиться о защитной среде и прочих нюансах, связанных с режимами, так как в этой методике все происходит намного проще.

Область применения

Лазерная ювелирная сварка, как можно догадаться из названия, применяется в ювелирной сфере. В основном она служит для ремонта и создания новых изделий. Периодически украшения могут ломаться из-за неаккуратного ношения, случайных ударов, падений и прочих случаев. Цепи рвутся, кулоны ломаются в месте соединения, а кольца периодически лопаются. Чтобы починить их, нужна специальная техника. Технология пайки является более простой и доступной, но она оставляет большее количество следов и требует дополнительной обработки после соединения. Также в ней нужно использовать припой, тогда как сварка дает все необходимое более качественно и надежно, после чего в металл не добавляется примесь припоя.

При производстве ювелирных изделий также требуется использование лазеров, так как с их помощью можно создать соединения, в которых практически не будут видны следы. Новые украшения будут выглядеть практически цельными, если правильно подобрать режимы. Стоит также отметить упрощенную работу с драгоценными металлами, где сложность сварки определенных металлов сводится к минимуму.

Преимущества

Сварка ювелирных изделий лазером не зря получила широкое распространение среди остальных способов соединения металла. Этому способствовал следующий ряд преимуществ:

• Шов соединения является практически незаметным, поэтому, изделие может создавать вид цельнолитого;
• Работа может проводиться даже с самыми тонкими деликатными изделиями, что далеко не всегда возможно при других видов сварки;
• Ремонт и создание новых изделий не составляет труда, если есть опыт работы;
• Техника обладает достаточно большой величиной диапазона регулировки параметров, что позволяет без проблем подобрать нужный режим для работы;
• Можно работать с драгоценными металлами без лишних проблем при соединении, как это происходит с другими методами сварки сложно свариваемых металлов;
• Скорость сварки является достаточно высокой;
• Производительность процесса существенно превышает альтернативные методы.

Недостатки

Данная методика имеет и некоторые недостатки, которые не позволяют ее применять во всех ювелирных мастерских;

• Стоимость лазерной установки является достаточно высокой, так что не каждый мастер может позволить себе это;
• Для работы с технологией требуется опыт, так как она обладает некоторой спецификой и здесь требуется учитывать массу нюансов;
• Работа ведется только с металлами, тогда как другие виды материалов не подходят для этого.

Технология

Сварка ювелирных изделий из латуни в домашних условиях, а также прочих разновидностей металла при помощи лазера обладает практически одним и тем же принципом действия. Несмотря на то, какие именно установки для этого применяются, правила проведения процесса практически везде являются одинаковыми. Для этого требуется четко придерживаться технологии, что предполагает собой как подготовку, так и непосредственную температурную обработку.

Поверхность металла следует очистить от загрязнений, жировых пленок и прочих лишних вещей и налетов. Это может испортить место соединение металла, так как в этой зоне все должно быть максимально чистым. Практически все соединения делаются встык, особенно, если речь идет о ремонте. Здесь подводится одна часть детали к другой, так как спектр воздействия лазера является очень узким.

Процесс соединения может быть с использованием припоя и без него. Чаще всего заготовка держится в руках и подводится местом соединения к самому включенному лазеру.

Лазерная ювелирная сварка с припоем

Установка настраивается на нужный режим и включается. Буквально за несколько секунд воздействия на место сварки металл начинает размягчаться и плавиться. Если используется припой, то сначала расплавляется он и обволакивает место соединения.

Чем тоньше деталь, тем меньшее количество времени воздействия требуется для нее, чтобы сварить.»

В самом начале шов может сделаться грубым и место соединение будет заметно. Исправить положение можно при помощи того же лазера, так как сразу же после соединения можно разгладить места соединения, чтобы металл превратился в ровную поверхность.

Последующая обработка требуется не так уж часто. Специалисты, которые обладают достаточным опытом, могут ремонтировать ювелирные украшения, не требующие последующей доработки. В ином случае, нужно снять небольшой слой при помощи наждачной бумаги, благодаря чему изделие получит такой же вид, как новое украшение.

Техника безопасности

Во время работы лазер не следует направлять на те предметы, которые могут загореться. Также не стоит помещать руки в то место, где проходит луч, так что действовать нужно очень аккуратно, чтобы не возникло травматических ситуаций.