我用废弃微波炉DIY了一个大功率点焊机

　　我们知道，18650电池或其他电池组，包括特斯拉汽车的电池组，其工业化焊接过程中一般要用到点焊机（Spot Welder）。点焊机，顾名思义，就是在某个点或局部地区进行电气焊接。点焊机原理众多，比如电弧点焊或电阻点焊。当然，网上有很多产品，价格从几百元到几千元不等。点焊机样子如下图：

　　

焊接效果如下图：

　　

　　查了查资料，发现原理其实挺简单的。作为能让女生眼前一亮的EE必备技能——电焊，必须要熟练掌握。他的焊接原理一句话概括就是：在某个点处通过很大但很短的脉冲电流，使得局部金属熔融相接。

　　
（图片来源：Yokodai.JP Personal Spot Welder PRINCIPLE OF SPOT WELDING）

图中电流集中于两个点处，所以局部会非常红热，加上外部压接的压力，金属片就很容易的和电池电极融合，在相应的部位形成焊点：

　　

　　上图是说AC焊接比DC焊接更牢靠，但原理似乎不太对（电流反着流效果应该是一样的）。

　　好了，下面开始DIY。

　　首先，我家里有一个坏了的微波炉。拆开，把上面的变压器拆下来：

　　

这是别人的图，因为我拆的时候忘了照了，就先用了。这是一个升压变压器，一次侧220V（或110V），二次侧升压至2000V，额定容量是1000VA。用电锯锯掉二次侧绕组：

　　

　　换粗导线，缠绕3圈，就是下面这样了。一次侧接110V后，二次侧的输出是2V（交流有效值）

　　

上面那个方块是一个固态继电器，用Arduino控制一次侧开断。其电路图如下：

　　

　　不同的是我用Arduino代替了图中的Timer，这样我就可以自己设定脉冲电流的宽度和个数了。

　　完成图：

　　

焊接电极网上也有卖，可惜一次卖10根，一共二十刀，我觉得不划算，所以就自己用Dremel加工铜条做了两个：

　　

然后为了对比电极，又做了 一些其他形状、不同粗细的：

　　

　　然后开始焊接吧~~~

　　正好原来做EV的师兄留下来好多坏电池，让我先练练手：

　　

　　我需要调节的变量有这么几个：焊接压力（用手控制），电极，脉冲个数，脉冲宽度，脉冲间隔。

　　反复试验，发现双脉冲效果最好，第一个脉冲100毫秒，然后断开300毫秒，第二个脉冲250毫秒。

　　输出电流理论最大值500A（1000VA/2V），但是实际值肯定小于此值，估计在200A左右（实际焊接电流和电极材料，电池电极材料，焊接压力，电极形状都有关系）。

　　镍片厚度0.15mm以上建议就不要用普通镍片了，而要用这种镍片：

　　

　　这种镍片虽然厚，中间却有条缝，确保了电流90%通过下层电池电极从而形成焊点，否则电流将大部分留过镍片，自然焊不牢靠啦。如果你要焊接成特斯拉的电池组形状：

　　那么需要其他形状的电极：

　　就是把金属丝压接到电极表面。当然自己DIY可以，但是工业上是用更高级的方法，比如：

　　这种接头自带内嵌式导线，可以像缝纫机一样啪啪啪啪，就好了。

　　整个点焊机我就买了一个固态继电器，5美元，其他都是从垃圾堆里刨出来的，所以基本不要钱……