Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kondensatorschweißgerät


von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Kondensatorschweißgerät?

Hallo,
ich würde gern was bauen um günstig, schnell und einfach dünne Drähte 
(0,3-1 mm, Stahl und Messing) miteinander zu verschweißen. Das beste 
Verfahren scheint mir Punktschweißen zu ein, wenn man die Elektroden 
fest genug zusammendrückt könnte man da vielleicht sogar Knotenpunkte 
hinbekommen, die nicht dicker sind als der Ausgangsmaterial, das wäre 
von Vorteil.

Welcher Typ von Schweißgerät bzw. von Stromversorgung für die 
Punktschweißzange wäre geiget? Ich dachte an ein 
Kondensatorschweißgerät. Was meint ihr.

Wenn die Idee mit dem Kondensatorschweißgerät sinnvoll ist wie hoch 
müsste die Kapazität der Kondensatorbank sein? Ich würde die 
Kondensatoren gern nur auf ca. 40 V Aufladen, damit die Elektroden nicht 
berührgeschützt werden müssen, könnten 50mF reichen?

Wie schalte ich die Kondensatoren am besten? Tyristor, oder doch besser 
MOSFET wegen der kleinen Spannung?

Vor einer Weile wurde hier mal ein Kondesnatorschweißgerät aus Elektor 
erwähnt [1].  Ich kann leider den Artikel auf der Elektrohomepage nicht 
finden. Kenn jemand den genauen Titel, oder das Heft, oder hat den 
Artikel sogar griffbereit?

Grüße
Flo

[1] Beitrag "Sehr großen Strom schalten"

von Daniel D. (bademeister)


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Der Artikel erschien in der Elektor Ausgabe 10/2006. Auf der Homeage ist 
er zu finden unter "Mit Blitz und Knall". Geschaltet wird darin mit 
MOSFETs und gesteuert mit nem Attiny13.

http://www.elektor.de/jahrgang/2006/oktober/mit-blitz-und-knall.64504.lynkx?tab=2

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo Daniel

> Der Artikel erschien in der Elektor Ausgabe 10/2006. Auf der
> Homeage ist er zu finden unter "Mit Blitz und Knall".

Danke. Deren Suchfunktion ist irgendwie nix, mit Kondensatorschweißgerät 
und solchen Begriffen hab ich den Artikel nicht gefunden.

Grüße
Flo

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo,
inzwischen hab ich den Artikel.

Die verwenden Elkos mit insgesamt 80mF an ca. 30V und fünf BUZ11 zum 
schalten. Leider gibt's keine Angaben über geeignete Kondensatoren. Hat 
hier jemand einen Vorschlag für einen beschaffbaren, impulsbelastbaren 
Typ?

Eine alternative zu der Kondensatorbank als Schweißstromquelle wäre 
vielleicht die Verwendung eines normalen Schweißgerätes als Stromquelle. 
Ich hätte einen elektronischen Schweißinverter (200A max.) zur 
Verfügung. Würde es so ein Gerät vertragen per MOSFET für ein paar 
Millisekunden an die Punktschweißzange angeschlossen zu werden? Könnte 
das eine Alternative zum Kondensatorschweißgerät sein?

Grüße
Flo

von avion23 (Gast)


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Hallo Florian,
ich habe gelesen, dass es mit den Stützkondensatoren der 
Autotuning-Fraktion funktioniert, wenn man die Anzeigeelemente 
abschraubt.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo avion23

> ich habe gelesen, dass es mit den Stützkondensatoren der
> Autotuning-Fraktion funktioniert, wenn man die Anzeigeelemente
> abschraubt.

Tatsächlich? Das sind doch Doppelschicht-Kondensatoren, im Prinzip 
Goldcaps, oder? Denen hätte ich jetzt keine gute Impulsbelastbarkeit 
zugetraut und ihr Innenwiderstand wird auch nicht grad klein sind, oder? 
Auf jeden Fall bekommt man so aber Kapazität ohne Ende nur mit der 
Spannungsfestigkeit siehst nicht so gut aus, aber 12V reichen ja auch 
zum Punktschweißen.

Grüße
Flo

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Nachtrag:

Bei ebay [1] gibt's die Dinger mit 1 F, 21V und angeblich 1.5mOhm 
Innenwiderstand gut 30 EUR. So einen Kondensator hast Du gemeint, 
richtig? Das wäre eine sehr günstige Lösung. Sollte ich vielleicht 
einfach mal probieren. Der Energiegehalt ist allerdings gar nicht so 
groß, bei 1F und 12V sind das 72Ws, das entspricht 100mF bei 38V. Unterm 
Stich dürfte die Schweißleitung bei 38V besser sein, weil die 
Leitungsverluste weniger ins Gewicht fallen. Oder?

[1] 
http://cgi.ebay.de/HIGH-END-DIETZ-1-FARAD-eXtem-Schnell-ESR-0-0015Ohm_W0QQitemZ220230648566QQcmdZViewItem

von avion23 (Gast)


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Hallo FLorian,
genau die meinte ich. Allerdings haben die nicht 1.5mΩ Innenwiderstand 
sondern 0,0015mΩ! Den Kurzschlussstrom kannst du dir selbst ausrechnen.

Allerdings solltest du vielleicht 2 parallel schalten damit sich die 
STröme aufteilen. Du kannst den Kondensator auch bis auf 20V aufladen.

von ??? (Gast)


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...0,0015 Ohm ESR...
steht da!
wenn das mOhm sein sollen frag ich mich wie man die gemessen haben 
will...

von tom (Gast)


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...und ich würde die Dinger noch mehr in Frage stellen..

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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avion23 wrote:

> ich habe gelesen, dass es mit den Stützkondensatoren der
> Autotuning-Fraktion funktioniert, wenn man die Anzeigeelemente
> abschraubt.

Das Anzeigeelement ist sowieso Kokolorus, du kannst's auch drauflassen.
Das ist nämlich (zum Glück) nicht im Leistungspfad -- sonst wäre der
ja auch nicht niederohmig genug.  Ich habe meins aber lieber wieder
repariert und bei ebay verscherbelt, hat halt den Kondensator dann
zum Teil refinanziert. ;-)

Ansonsten kann ich bestätigen, dass ein auf 14 V aufgeladener 1-F-
Kondensator bereits im ersten Versuch -- übrigens ganz ohne Blitz
und Knall, beinahe geräuschlos -- zwei zufällig herumliegende
U-Scheiben locker so fest verschweißt hat, dass man sie mit den
Fingern nicht mehr lösen konnte.  Ich habe mir aber dafür einen
fetten Thyristor gegönnt zum Schalten, der kann ein paar kA an
Impulsstrom ab.

von Wolfgang Horn (Gast)


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Hi, Florian,

Kondensatoren auf Spannung aufzuladen, damit ein Blitz das Schweißen 
besorgt - das ist Fehlanpassung.

Schweißen Metall auf Metall, da sind die Übergangswiderstände 
außerordentlich niedrig. Da verpufft die meiste Energie.

Wie wäre es denn mit
* ein Ringkerntrafo als Netztrafo: Niederohmig, hoher Strom,
* eine Windung Laborschnur hindurchführen, (die Spannung muß zu Anfang 
nur größer sein als die Sperrspannungwen der Oxidschichten der Teile, 
die da schweißen sollen)
* Primärseitig eine einzige Halbwelle schalten, vielleicht auch ein paar 
mehr?

Wolfgang Horn

von ??? (Gast)


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Man muss sich bei der Sache entscheiden:

1. Widerstandsschweissen

Kleine Spannung (so bis max. 2V) Viel Strom! Geht auch Impulsmässig.

oder

2. Lichtbogenschweißen

Spannung mindestens 25V bis ca. 100V (Gefährlich!) dafür weniger Strom 
und unabhängig von Übergangswiderständen.

Richtig gut wird das eh nur als Dauer-Lichtbogen /-Flamme.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo

>> 0,0015mΩ

Das wäre extrem gut. 1.5mΩ ist ja schon nicht schlecht, finde ich. Würde 
dann in der Gegend des On-Widerstandes der FETs liegen und auf jeden 
Fall unter dem der Schweißstrecke.

> ...und ich würde die Dinger noch mehr in Frage stellen..

Tja, die Dinger kommen aus einem komischen Umfeld, sehr Vertrauen 
erweckend finde ich die auch nicht und echte Datenblätter hab ich bisher 
keine gefunden.

Vielleicht wär es doch besser bis, 60V aufzuladen und z.B. einen (oder 
zwei) Evox-Rifa PEH200MV6100MB2 mit 100mF/63V DC für 60 EUR zu 
verwenden. Der ist laut Datenblatt für Schweißgeräte geeignet, fragt 
sich nur, was die damit meinen. Bei 100Hz verträgt er aber immerhin 
einen Rippelstrom vom 43A. Da müsst er ein paar hundertmal auch den 
Kurzschlussstrom vom vielleicht 200A vertragen. ERS diese Kondensator 
ist übrigens 5mOhm, was die 1,5mOhm des Doppelschichtkondesators sehr 
fragwürdig erscheinen lässt, finde ich.

Grüße
Flo

[1] 
http://at.rs-online.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=getProduct&R=1835302

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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60 V zwickt aber schon in den Fingern, wenn man es aus Versehen
berührt und dann einschaltet...  Die 20 V, die man maximal auf die
Autohaifisch-Teile laden kann, sind vergleichsweise ungefährlich.
Wie geschrieben: Versuch macht kluch, diese Autohaifischteile
sind auf jeden Fall in der Lage, den nötigen Impulsstrom zu liefern.
Wie oft sie es praktisch können, vermag ich natürlich noch nicht zu
sagen. ;-)

Für Schweißen mit Dauerstrom statt Impulsstrom gibt es übrigens
diverse Berichte, bei denen Leute die Sekundärwicklung eines Trafos
aus einem alten Mikrowellenofen entfernt haben (die sind so fest
vergossen, dass man sie nur zerstören kann -- das Kernpaket ist in
der Regel verschweißt) und dann dort ein paar Windungen dicker
Litze draufgewickelt haben.  Muss ganz brauchbar funktionieren.

von Benedikt K. (benedikt)


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Jörg Wunsch wrote:

> Für Schweißen mit Dauerstrom statt Impulsstrom gibt es übrigens
> diverse Berichte, bei denen Leute die Sekundärwicklung eines Trafos
> aus einem alten Mikrowellenofen entfernt haben

Liefert auf jedenfall einen extrem hohen Strom:
Mein Stromübertrager geht leider nur bis 500A, daher kann ich den vollen 
Wert nicht messen. Ich schätze mal >1kA Kurzschlussstrom (und dass über 
mehrere Sekunden !). Ein Stück dickes Kabel aus einem Starthilfekabel 
wird innerhalb von wenigen Sekunden ziemlich heiß. Nach rund 30s setzt 
dann die Rauchentwicklung bei dem Kabel ein...

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo,
da sind ja schon wieder Antworten. :-) Danke.

Also, was die Frage, Strom oder Spannung angeht, scheint mir das 
Kondensatorschwießen schon auch hohe Spannungen zu brauchen, jedenfalls 
mehr als die erwähnten 2V.

Unter http://www.kondensatorentladungsschweissen.de/ ist von Strömen von 
600kA die Rede, die bekommt man doch ohne Spannungen im Bereich von 
etlichen 100V nicht hin. Bei 1mOhm Gesamtwiderstand müssten da 600V 
anliegen!

600V sit definitiv zu viel, ich brauch das ganze ja auch nur im 
Modellbaumaßstab, etwa so die Zahntechniker. Ich glaub ich hätte gern so 
was:
http://www.puk3.de/deutsch/puk3_professional_plus.php Das ist definitiv 
das schönste Schweißgerät, das ich je gesehen habe, könnte man glatt 
neben die HiFi Anlage stellen. Ist aber ein bisschen, teuer, bei ebay 
ist grad eins drin, für über 3000 EUR. Ich will das gleiche aber bitte 
nur für 100 EUR das kann doch kein Problem sein, ich verzichte auch auf 
Argon als Schutzgas. ;-)

Also 3000 EUR geht gar nicht, hier wird grad so was ähnliches für 300 
angeboten: [1] Da steht "Ausgang 10-40V". Leider ist die 
Herstellerwebsite grad nicht erreichbar, da gäbe es vielleicht noch mehr 
Inofs.

Also ich würde sagen, die gehen schon mit der Spannung bis an die 
Kleinspannungsgrenze und haben dann eben so viel Kapazität, dass ca. 
300J umgesetzt werden können, davon geht dann vielleicht die Hälfte in 
den Schweißpunk.

Ist komplizierter als ich dachte und der Elektorartikel behandelt das 
Thema nicht gerade umfassend. :-(

Grüße
Flo


[1] 
http://cgi.ebay.de/Punktschweissgeraet-Impulse-Connector-Unitronic-F-88_W0QQitemZ230224458080QQcmdZViewItem

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo

> Für Schweißen mit Dauerstrom statt Impulsstrom gibt es
> übrigens diverse Berichte, bei denen Leute die
> Sekundärwicklung eines Trafos aus einem alten Mikrowellenofen
> entfernt haben .... und dann dort ein paar Windungen dicker
> Litze draufgewickelt haben.  Muss ganz brauchbar funktionieren.

Hab ich auch schon gelesen, nur scheint es da doch (eigentlich) Probleme 
mit der mangelnden Kurzschlussfestigkeit des Trafos zu geben. Der Kern 
kommt wegen zu schalem Streujoch in die Sättigung und so.

Sonst wäre das natürlich eine billige Möglichkeit und man könnte, wie ja 
Wolfgang schon angeregt hat, recht einspannt primärseitig schalten. Nur 
von dem kurzen Impuls beim Kondensatorentladungsschweißen hab ich dann 
nichts mehr, das ist dann eben kurzes Widerstandsschweißen - muss aber 
ja nicht schlecht sein. Ich glaub ich versuch mal meine 200A 
Schweißinverter kurz mechanisch auf eine improvisierte Punktschweißzange 
mit zwei Drähten drin, aufzuschalten.

Grüße
Flo

von Benedikt K. (benedikt)


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Florian Rist wrote:
> Hab ich auch schon gelesen, nur scheint es da doch (eigentlich) Probleme
> mit der mangelnden Kurzschlussfestigkeit des Trafos zu geben. Der Kern
> kommt wegen zu schalem Streujoch in die Sättigung und so.

Mikrowellentrafos sind an sich schon einigermaßen Strombegrenzt. 
Schaltet man einen zweiten mit kurzgeschlossenere Sekundärwicklung in 
Reihe, dann kann das ganze auch für längere Zeit kurzgeschlossen werden 
(längere Zeit = wenige Minuten). Mikrowellentrafos sind halt für kurze 
Betriebszeiten oder Zwangskühlung ausgelegt.
Da die Kopplung aufgrund der meist schlechten Ausnutzung des Platzes der 
Sekundärwicklung aber sowiso nie gut ist, kann man problemlos kurzzeitig 
einen Kurzschluss machen, ohne dass der Strom übermäßig hoch wird (ca. 
10A Primär).

von Sebastian (Gast)


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Tip aus Erfahrung: Leistung und ggf. Impulslänge anfangs eher sparsam 
bemessen. Ich hatte letztens die Gelegenheit, für eine kleine Reparatur 
ein echtes Widerstandsschweißgerät (hoher Strom, niedrige Spannung, 
Kupferelektroden) zu benutzen. Versehentlich stand der Leistungsregler 
auf höchster Stufe, und das Werkstück stand schon in Flammen, bevor ich 
irgendwie reagieren konnte. Im Endeffekt bewahrheitete sich übrigens der 
vom Schrauben bekannte Spruch: Nach fest kommt ab. Die Elektroden haben 
leider auch etwas gelitten. Das mag der Vorteil beim 
Kondensatorschweißen sein: Da der Elektrodenwiderstand nicht so 
entscheidend ist, kann man als Elektrodenmaterial Wolfram statt Kupfer 
verwenden, was den Verschleiß erheblich reduziert.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian wrote:

> Im Endeffekt bewahrheitete sich übrigens der
> vom Schrauben bekannte Spruch: Nach fest kommt ab.

:-)

> Das mag der Vorteil beim
> Kondensatorschweißen sein: Da der Elektrodenwiderstand nicht so
> entscheidend ist, kann man als Elektrodenmaterial Wolfram statt Kupfer
> verwenden, was den Verschleiß erheblich reduziert.

Woher nehmen, wenn nicht stehlen?

Ich habe auch nur handgefeilte Kupferklötzchen.  Für den Hobbygebrauch
ist die Abnutzung kein großes Thema.

von jack (Gast)


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Geht auch viel einfacher:

http://www.philpem.me.uk/elec/welder/

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Was ist daran nun ,,einfacher'' (und wogegen vergleicht dein
Komparativ)?  Das ist just eine der vorhandenen Beschreibungen eines
selbstgebauten Kondensatorschweißgeräts.

von jack (Gast)


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>Was ist daran nun ,,einfacher'' (und wogegen vergleicht dein
>Komparativ)?

Einfacher als dies:

>Unter http://www.kondensatorentladungsschweissen.de/ ist von Strömen von
>600kA die Rede, die bekommt man doch ohne Spannungen im Bereich von
>etlichen 100V nicht hin. Bei 1mOhm Gesamtwiderstand müssten da 600V
>anliegen!

Einfacher als Mikrowellentrafo.

>Ist komplizierter als ich dachte und der Elektorartikel behandelt das
>Thema nicht gerade umfassend. :-(

Eben nicht.

von TOM (Gast)


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@Florian
Ich hatte vor Jahren mal die Gelegenheit in so ein 
Zahntechniker-Schweißgerät reinzuschauen. Hab da auch ein paar Bilder 
gemacht, die allerdings nicht sehr gut sind. Was Dich eventuell 
interessieren könnte:

14 Elkos mit 50V/1000µF parallel

7 FETs zum schalten (parallel)

AT89S8252 zum steuern

von TOM (Gast)


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Nachtrag:

Vom Netzteil geht die Betriebsspannungsmasse an 14 Hochlastwiderstände, 
von denen jeweils 2 parallel geschaltet sind. Von jeweils einem 
Widerstandspaar gehts an jeweils 2 Elkos (ebenfalls parallel). Von dort 
jeweils an einen FET, die dann Drainseitig zusammengeschaltet den 
Ausgang bilden.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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jack wrote:

>>Was ist daran nun ,,einfacher'' (und wogegen vergleicht dein
>>Komparativ)?

> Einfacher als dies:

>>Unter http://www.kondensatorentladungsschweissen.de/

Die beschreiben auch die Technologie eines industriemäßigen
Schweißgeräts, nicht irgendeiner simplen Hobbygurke wie der von
Phil Pemberton oder meiner eigenen Versuche (die übrigens u. a.
durch Phils Seite angeregt worden sind -- aber derartige
Beschreibungen gibt's halt im Web einige, vermutlich dutzende).

> Einfacher als Mikrowellentrafo.

Das ist auch was komplett anderes.  Damit kann man deutlich mehr
als nur paar dünne Drähte oder U-Scheiben oder Akkufähnchen
schweißen -- und das trotzdem mit Hobbymitteln.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hallo TOM,

> 14 Elkos mit 50V/1000µF parallel
> 7 FETs zum schalten (parallel)
> ...

Ah, danke. Das ist doch recht ermutigend. Ist weniger Kapazität als ich 
gedacht hätte. Allerdings verwenden die Zahntechniker das Punktschweißen 
mit diesen Geräten auch nur zum ganz leichten Heften, damit sie 
anschließend die Stelle ohne Probleme und Verrutschen einfach hartlöten 
könnten. Ich denke also ich brauche deutlich mehr Energie. Das wär aber 
ja einfach zu schaffen, die 14mF sind ja leicht zu übertreffen. 
Vielleicht probier ich es mal mit ein paar billiger gebrauchter 
Kondensatoren von einem der zahlreichen ebay-Verkäufer.

Wie ist das eigentlich mit dem Umladen der Kondensatoren? Der 
Schweißkreis stelle ja auch eine Induktivität dar und könnte doch einen 
Schwingkreis bilden und dann die Elkos umladen, was die ja nicht so gern 
sähen. Ist das ein Problem, oder ist die Güte diese Schwingkreises so 
schlecht, dass da keine Gefahr besteht.


Grüße
Flo

von Benedikt K. (benedikt)


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Häng einfach ein paar fette Dioden parallel zu den Elkos, dann passiert 
nichts.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Florian Rist wrote:

> Wie ist das eigentlich mit dem Umladen der Kondensatoren? Der
> Schweißkreis stelle ja auch eine Induktivität dar und könnte doch einen
> Schwingkreis bilden und dann die Elkos umladen, was die ja nicht so gern
> sähen. Ist das ein Problem, oder ist die Güte diese Schwingkreises so
> schlecht, dass da keine Gefahr besteht.

Da lädt sich nichts um.  Die interne Induktivität im Elko dürfte
einiges größer sein als die externe des Lastkreises, und die bremst
den Stromanstieg aus.  Da ich mit einem Thyristor entlade, sperrt
dieser ja in dem Moment, wo der Strom auf 0 zurück geht.  Wenn es sich
beim Gesamtgebilde um einen nennenswerten Schwingkreis handelt, dann
müsste ja im Abschaltmoment die resultierende Spannung auf dem
Kondensator negativ sein.  Ist sie aber nicht, sondern es bleiben
ca. 2 V ,,stehen'', was dem Spannungsabfall am Thyristor bei normalem
Stromfluss entspricht.

Vielleicht hänge ich den Versuchsaufbau mal irgendwann an einen Oszi.
Die erreichten Impulsströme würden mich ja auch mal interessieren.

von Sebastian (Gast)


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@dl8dtl:
>Woher nehmen, wenn nicht stehlen?

Na ja, bei der bekannten Quelle mit den vier Buchstaben Wolframstäbe 
kaufen und mittels Drehbank in die gewünschte Form bringen. Wenn man 
Drähte aufeinanderschweißt, kann man sich das sparen, dann sind die 
flachen Enden genau das, was man braucht.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian wrote:

>>Woher nehmen, wenn nicht stehlen?
>
> Na ja, bei der bekannten Quelle mit den vier Buchstaben Wolframstäbe
> kaufen

Stand erstmal mächtig auf'm Schlauch, hab's dann aber geschnallt.

Man kann nur kaum danach suchen... unglaublich, wie viele Wolframs
Bücher geschrieben haben. ;-)

Ist schon heftig, wie viel Geld man dafür so ausgeben kann...

von Gast (Gast)


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von Magnus Müller (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Man kann nur kaum danach suchen... unglaublich, wie viele Wolframs
> Bücher geschrieben haben. ;-)

http://heimwerker.shop.ebay.de/items/Schweisen__wolfram_W0QQ_nkwZwolframQ2aQQ_catrefZ1QQ_flnZ1QQ_sacZ1QQ_sacatZ19799QQ_trksidZp3286Q2ec0Q2em282

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