DIY 大功率點焊機(Spot Welder)

蒋小明 2024-06-12 05:48 9次浏览 0 条评论 taohigo.com

18650電池或其他電池組,包括特斯拉汽車的電池組,其工業化焊接過程中一般要用到點焊機(Spot Welder)。點焊機,顧名思義,就是在某個點或局部地區進行電氣焊接。點焊機原理眾多,比如電弧點焊或電阻點焊。當然,網上有很多產品,價格從幾百元到幾千元不等。點焊機樣子如下圖:

焊接效果如下圖:

查瞭查資料,發現原理其實挺簡單的。作為能讓女生眼前一亮的EE必備技能——電焊,必須要熟練掌握。他的焊接原理一句話概括就是:在某個點處通過很大但很短的脈沖電流,使得局部金屬熔融相接。

(圖片來源:Yokodai.JP Personal Spot Welder PRINCIPLE OF SPOT WELDING)圖中電流集中於兩個點處,所以局部會非常紅熱,加上外部壓接的壓力,金屬片就很容易的和電池電極融合,在相應的部位形成焊點:

上圖是說AC焊接比DC焊接更牢靠,但原理似乎不太對(電流反著流效果應該是一樣的)。

好瞭,下面開始DIY。

首先,我傢裡有一個壞瞭的微波爐。拆開,把上面的變壓器拆下來:

這是別人的圖,因為我拆的時候忘瞭照瞭,就先用瞭。這是一個升壓變壓器,一次側220V(或110V),二次側升壓至2000V,額定容量是1000VA。用電鋸鋸掉二次側繞組:

換粗導線,纏繞3圈,就是下面這樣瞭。一次側接110V後,二次側的輸出是2V(交流有效值)

上面那個方塊是一個固態繼電器,用Arduino控制一次側開斷。其電路圖如下:

不同的是我用Arduino代替瞭圖中的Timer,這樣我就可以自己設定脈沖電流的寬度和個數瞭。

完成圖:

焊接電極網上也有賣,可惜一次賣10根,一共二十刀,我覺得不劃算,所以就自己用Dremel加工銅條做瞭兩個:

然後為瞭對比電極,又做瞭 一些其他形狀、不同粗細的:

然後開始焊接吧~~~

正好原來做EV的師兄留下來好多壞電池,讓我先練練手:

我需要調節的變量有這麼幾個:焊接壓力(用手控制),電極,脈沖個數,脈沖寬度,脈沖間隔。

反復試驗,發現雙脈沖效果最好,第一個脈沖100毫秒,然後斷開300毫秒,第二個脈沖250毫秒。

輸出電流理論最大值500A(1000VA/2V),但是實際值肯定小於此值,估計在200A左右(實際焊接電流和電極材料,電池電極材料,焊接壓力,電極形狀都有關系)。

鎳片厚度0.15mm以上建議就不要用普通鎳片瞭,而要用這種鎳片:

這種鎳片雖然厚,中間卻有條縫,確保瞭電流90%通過下層電池電極從而形成焊點,否則電流將大部分留過鎳片,自然焊不牢靠啦。如果你要焊接成特斯拉的電池組形狀:

那麼需要其他形狀的電極:

就是把金屬絲壓接到電極表面。當然自己DIY可以,但是工業上是用更高級的方法,比如:

這種接頭自帶內嵌式導線,可以像縫紉機一樣啪啪啪啪,就好瞭。

整個點焊機我就買瞭一個固態繼電器,5美元,其他都是從垃圾堆裡刨出來的,所以基本不要錢……

最重要的是,很開心~

Enjoy~