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Punktschweißgerät

In der Elektronik ist der Lötkolben das unangefochtene Werkzeug, wenn es darum geht, Bauteile elektrisch leitend zu verbinden. Im Röhrenbau ist dies jedoch nicht möglich, da die elektrischen Verbindungen in einer Elektronenröhre selbst bei einigen 100°C noch stabil halten müssen; Lötzinn hat sich da schon längst verflüssigt.

Die Lösung heißt Punktschweißen: Dabei erhitzt ein elektrischer Strom die Verbindungsstelle von zwei aneinander gepressten Metallstücken so stark, dass sie dort punktuell schmelzen und sich permanent miteinander verbinden. Für diesen Zweck wird ein sehr hoher Strom von mehreren hundert Ampere bei einer recht geringen Spannung von ca. 10V benötigt, der in einer kurzen Zeit fließt.

Es ist natürlich möglich, diese Elektronik selbst zu entwickeln; doch darum sollte es mir nicht gehen, weshalb ich mich für das Modellbau-Punktschweißgerät Welma2000 von Robbe entschied. Hier ist es zu sehen:

Welma2000

Die Elektronik ist sehr simpel gehalten, wie die Innenansicht verrät:

Welma2000

Im Welma2000 befinden sich vier parallelgeschaltete 47000μF-Elkos, die maximal für 25V zugelassen sind. Es lassen sich drei Schweißstufen einstellen (min, med, max), die laut Geräteaufdruck den Kondensator-Aufladespannungen von 10V, 16V und 24V entsprechen. Die maximale Stufe betreibt die Kondensatoren also recht nahe an ihrer Belastungsgrenze und sollte daher nicht allzu oft verwendet werden. Der Schweißstrom wird über einen mechanischen Taster freigegeben und zu guter letzt über einen 10Ω-Hochlastwiderstand (10W) abgeführt. Da die Belastung des Widerstandes nur sehr kurz ist (wenige Millisekunden), reichen die spezifizierten 10W aus, um den Widerstand nicht in Rauch aufgehen zu lassen.

Als Zubehör ist beim Welma2000 eine Zange beigelegt, die zum Zusammenpressen der zu verschweißenden Drähte oder Bleche genutzt werden kann:

Die Zange des Welma2000

Der Strom wird über Kupferkabel mit großem Querschnitt zugeführt; die beiden Leitungen enden dann schließlich an zwei vorne an der Zange angebrachten Kupferbacken:

Detailaufnahme der Zange des Welma2000

Es stellte sich aber für mich nach mehrfachem Benutzen heraus, dass das verwendete Kupfer sehr weich ist und nicht die für ein Punktschweißgerät notwendige Qualität aufweist. Zudem sind die Backen nicht parallel, wie im folgenden Bild zu erkennen ist:

Detailaufnahme der Zange des Welma2000

Die zu verbindenden Materialien dürfen also nicht zu weit außen auf den Backen platziert werden, da diese sich sonst innen berühren und fast kein Strom durch die eigentlich zu verbindenden Stücke fließt.

Daher erworb ich schließlich eine professionelle Punktschweiß-Zange bei einer Fabrikauflösung:

Professionelle Zange

Professionelle Zange

Detailaufnahme der professionellen Zange

Sie besitzt auswechselbare Kupfer-Spitzen von hervorragender Qualität. Hinter den beiden Kabeln ist ein rotes Gummiband zu erkennen; das habe ich dort befestigt, nachdem sich herausgestellt hatte, dass die dort ursprünglich platzierte Feder zu einer permanenten elektrischen Verbindung der beiden beiden Zangenpole führte. Doch nachdem diese kleine Unzulänglichkeit beseitigt wurde erfüllt diese Zange - angeschlossen an das Welma2000 - hervorragend ihren Zweck.

Dass beim Röhrenbau ein solches Gerät unverzichtbar ist, sollte einleuchten; für welchen Weg mensch bei der Beschaffung entscheidet, bleibt natürlich jedem selbst überlassen. Ich bin mit der hier vorgestellten Konfiguration recht zufrieden und kann sie daher für den Röhrenbau weiterempfehlen.

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Spot Welder

In electronics, the soldering iron is the single most important tool for creating electrically conducting connections between parts. In tubemaking, however, this may not be used because the exceedingly high temperatures (a couple of hundred 100°C) occuring during the manufacturing of the tube cause the solder to melt.

The solution is called spot welding. An electric current heats up the junction of two metals being pressed together so much that they melt in this place and then merge permanently. For this purpose, a high current of a few hundred amperes at a relatively small voltage of appr. 10V is needed for a short time span.

It is quite possible to build the respective electronics by oneself; but I decided against that because I wanted to focus all my effort on the actual making of tubes. That is why I decided for the miniature spot welding tool Welma2000 made by Robbe. You can see it here:

Welma2000

The elctronics are very simple as can be seen by taking a look at the interior:

Welma2000

There are four paralleled 47000μF elcos, their maximum voltage being 25V each. Three welding intensities can be adjusted (min, med, max), corresponding to elco charge voltages of 10V, 16V, and 24V respectively. Thus, the maximum intensity should be avoided for frequent use because it is using the capacitors right up to their limits. The welding current is released via a mechanical switch and is conducted to GND via a 10Ω high power (10W) resistor. Since the power dissipation is much larger than 10W only for a very short period of time (a few milliseconds), the specified resistor is fine for the job.

Included with the Welma2000 is also a plier that can be used to press together the wires or materials that are to be welded:

The welding plier of the Welma2000

The current is conducted by large diameter copper wire, ending in two copper terminals mounted at the tips of the plier:

Detail of the welding plier of the Welma2000

As it turned out after multiple use, though, the used copper terminals are very soft and not suitable for spot welding. Also the two terminals are not completely parallel as can be seen in this picture:

Detail of the welding plier of the Welma2000

That is why the two wires or materials that are to be welded must not be placed too far along the tip because otherwise the terminals meet directly at their inner area such that nearly no current flows through the parts that are to be welded.

Therefore I finally purchased a professional spot welding plier during a factory breakup sale:

Professional plier

Professional plier

Detail of the professional plier

She offers fixtures for interchangeable copper welding tips of remarkable quality. You can see a piece of red rubber behind the two wires; I put it there after removing the original spring that was not fully isolating the two terminals. After this little fix, this plier - connected to the Welma2000 - is doing a tremendous job.

It should be clear that such an appliance is mandatory for making tubes; however, it really depends on the personal taste of every individual which way to go. I am rather happy with the presented configuration and can thus highly recommend this setup for making tubes.

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