我用廢棄微波爐DIY了一個大功率點焊機(jī)

我們知道，18650電池或其他電池組，包括特斯拉汽車的電池組，其工業(yè)化焊接過程中一般要用到點焊機(jī)（Spot Welder）。點焊機(jī)，顧名思義，就是在某個點或局部地區(qū)進(jìn)行電氣焊接。點焊機(jī)原理眾多，比如電弧點焊或電阻點焊。當(dāng)然，網(wǎng)上有很多產(chǎn)品，價格從幾百元到幾千元不等。點焊機(jī)樣子如下圖：

焊接效果如下圖：

查了查資料，發(fā)現(xiàn)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）

圖中電流集中于兩個點處，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(yīng)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(yīng)該是一樣的）。

好了，下面開始DIY。

首先，我家里有一個壞了的微波爐。拆開，把上面的變壓器拆下來：

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

換粗導(dǎo)線，纏繞3圈，就是下面這樣了。一次側(cè)接110V后，二次側(cè)的輸出是2V（交流有效值）

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

不同的是我用Arduino代替了圖中的Timer，這樣我就可以自己設(shè)定脈沖電流的寬度和個數(shù)了。

完成圖：

焊接電極網(wǎng)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加工銅條做了兩個：

然后為了對比電極，又做了 一些其他形狀、不同粗細(xì)的：

然后開始焊接吧~~~

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(diào)節(jié)的變量有這么幾個：焊接壓力（用手控制），電極，脈沖個數(shù)，脈沖寬度，脈沖間隔。

反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)雙脈沖效果最好，第一個脈沖100毫秒，然后斷開300毫秒，第二個脈沖250毫秒。

輸出電流理論最大值500A（1000VA/2V），但是實際值肯定小于此值，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(guān)系）。

鎳片厚度0.15mm以上建議就不要用普通鎳片了，而要用這種鎳片：

這種鎳片雖然厚，中間卻有條縫，確保了電流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：

那么需要其他形狀的電極：

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

這種接頭自帶內(nèi)嵌式導(dǎo)線，可以像縫紉機(jī)一樣啪啪啪啪，就好了。

整個點焊機(jī)我就買了一個固態(tài)繼電器，5美元，其他都是從垃圾堆里刨出來的，所以基本不要錢……