Cold Welding çalışmam - TIG HF Starter

Cold welding tekniği çok hoşuma gitti ve kendimce oyalanmak ve başarılı olursam elektrod kaynağını terketmek adına hoby çalışmasına başladım.

Bu teknikte çalışacak kaynak makinasının öncelikle yüksek voltajlı starter düzeneğine ihtiyaç var.

5 ila 10kV luk bir yüksek gerilim kaynağının kaynak makinasının elektrod devresine seri bağlanması gerekiyor.

Bildiğiniz gibi yüksek voltaj kaynaklarında kullanılan transformatörlerin sekonderleri binlerce hatta onbinlerce sarımdan oluşur ve çok ince telden sarılır. Böyle bir transformatörün sekonderi, inverter kaynak makinasının 100 Amper akım akıtan elektrod devresine seri bağlanamaz. Bu nedenle çok kalın sargıyla bir kaç turda binlerce volt endüklemenin yolu bulunmalıdır.

Ben bu amaçla rezonans devresi kullandım. 40KV kadar yüksek voltaj üreten devrenin çıkışı seri olarak C ve transformatörün primer devresine (endüktans) uygulanmakta.

Fakat aynı zamanda yüksek voltaj kaynağının çıkışları atlama elektrodlarına bağlanıyor.

Bu durumda yüksek voltaj kaynağının çıkışı sıfırdan itibaren yükselirken C kapasitörü de yükselen bu voltajla sarj oluyor. Yüksek voltaj atlama elektrodunun delinme voltajına ulaştığında atlama olurken oluşan plazma C ve L yi birbirine plazma yoluyla bağlayarak seri rezonans devresi oluşturuyor. Kapasitördeki bir kaç KV luk voltaj ile dürtülen LC devresi kendi frekansında çınlamaya başladığında 5 turluk sekonderde binlerce voltaj endüklenmiş oluyor.

Devre şeması aşağıda. Yüksek  voltaj kaynağını kendim yapmaya uğraşmadım hazır bir modül kullandım.

Devrede kullandığım 10nF kapasitör 10kV dayanma voltajında. Dolayısı ile atlama yarığının mesafesi kapasitörü 10 kilo volta şarj edemeden atlama yapmalı. Bu iş için kapı tokmağı tipinde 40 hatta 100kV 10nF kapasitör temin etsem daha iyi olacak.

Normalde transformatörün hava göbekli olması yeterli. Fakat frekans çok yüksek oluyor ve TIG tarafındaki atmala voltajı çok düşüyor. Ben frekansı düşürmek adına primer endüktansını artırmak için transformatörü UI90 nüvenin I bacağı üzerine sardım.

Gelişmeleri buradan ve youtube kanalımdan takip edebilirsiniz.

TIG_HV_HF_Starter

Inverter kaynak makinasını cold welding modunda çalışacak TIG kaynak makinasını çevirme girişimimde sorunlar çıktı. Kart üzrindeki kontrol kartını değiştirmek zorunda kaldım. Makinanın kendi kartı aşağıdaki fotoda solda. Sağdaki ise yeni kartı ise STM32F103C8 ile  yaptım.

Kendi kartı reçine ile kaplıydı. Kart söküp sıcak hava tabancasıyla ısıtınca reçine kaplamayı kolayca sökebildim.

TIG_Hybrid

Çalışmalar korkaklığımdan ötürü yavaş ilerliyor. Kaynak makinasındaki malzemeler o kadar sıkış tepiş o kadar yanyana dizilmişler ki bir malzemenin arızalanmasına neden olsam o malzemeyi sökmek için etrafındaki bir kaç malzemeyi de sökmem gerekecek. Hatta bazı malzemeler o kadar iri ki elimdeki havyaların hiçbirisi bacaklarındaki lehimi eritemiyor bile.

Neyseki bir iki gün önce makinaya izolasyon trafosu üzerinden enerji verdim. Enerjili vaziyette hem STM çipimin debug işlerini yürütebiliyor hem de scopla sinyalleri izleyebiliyorum.

Makinadan akım çekebilmek adına ocak telinden bir de elektronik yük yaptım.

SuniYuk

Şimdi de başım makina üzerindeki IGBT akımlarını izleyen akım sens transformatörü ile dertte. Teknik verileri olmadığından uğraşmam gerekecek.

Aslında sekonder akımını izleyebilsem işler/yazılım çok daha kolay olacak.  Bu amaçla 200A akım sensörüne bir ton para vermek istemiyorum. Belki 25A akım ölçen LEM sensörümü bu amaçla kullanabilirim.

11/14/2021

Bugüne kadar modifiye ettigim kaynak makinemin küç katına 300v beslemeyi ütü üzerinden vererek herhangii bir aksilikte akımın alıp başını gitmesine engel oluyordum. Haliyle bu şartlarda kaynak makinesinden çekebileeğim enerji de limitli olduğundan kaynak yapacak kadar akım asılamıyordum.

Bugün bu ütü engelini kaldırdım ve cihazım çalışmaya başladı. Kontrol kartımı o kadar basite indirgedim ki kaynak makinam aşağıdaki hale dönüştü.

MyTig

Şemada 15v besleme, role sürücü ve gate transformatör sürücü şimdilik görünmüyor. Makinanın orjinal halinde elektrodun yapışıp yapışmadığı sekonder tarafına bağlı bir opto coupler ile öğreniliyordu. Bu düzeneği de kaldırdım ve elektrodun yapışıp yapışmadığına  doğrudan IGBT akımını gözleyerek karar veriyorum.

Akimlar_1

Makina boşta iken;

Mavi:  Pwm palsleri
Kırmızı: Akım trafosundan elde edilen IGBT akımı bilgisi
Yeşil: Elektroda giden voltaj

Aşağıdaki scop görüntüsü ise elektrod yakılırken elde edildi.

Akimlar-2

İnternette cold welding hakkında teorik bir şeyler araştırırken  Çin malı bir cihazın tanıtımı ile karşılaştım ve broşürünü indirdim.

Broşürün içinden aldığım foto aşağıda.

ColdWelder

Beynimden vurulmuşa döndüm. Taa başından beri yanlış yoldaymışım. Makinaya TIG torcu takıldığı için makinanın değişik bir TIG kaynak makinası olduğu yanılgısına düşmüşüm. Tamamen benim aptallığım.  Fotodan da göreceğiniz üzere incecik saçları vs kaynatan cold welder kapasitif deşarj ile kaynak yapıyor.

Dolayısı ile modifiye etmeye çalıştığım elektrod yakan inverter türü kaynak makinamı TIG kaynak makinasına dönüştürüp bu çalışmayı (cold welderi) sonlandırıyorum.

Bu yazı 2- Arm ve Asm kategorisine gönderilmiş. Kalıcı bağlantıyı yer imlerinize ekleyin.