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DIY动手打造自动无轨悬浮门(5):把镀锌钢管焊接成门框

决定自己动手做这个自动无轨悬浮门的时候,唯一不确定是否可以做好的部分就是焊接了。因为除了大学里的金工实习碰过一次电焊以外,我从来没有用过这个东西,更不用说自己家里备一台电焊机了。焊接还分气焊、电阻焊、电弧焊接、感应焊接以及激光焊接等等,真是名目繁多数不胜数,这里就不展开讨论了。我想说的,庆幸自己做了一个明智的决定,选择电弧焊接,焊接机就像普通家用电器一样插到插座里即可使用。对于小项目自用而言再适合不过了。当然不好的一方面是,电弧焊接技巧似乎上手有点难,需要一定时间的操练,但是一旦掌握到诀窍,电弧焊接就会变成很有意思的工作。

实拍我自己的焊接的焊点图,说实话比较难看,对于初学者来说就不要要求太高了,不过关键是焊牢了!

实拍我自己焊接的各焊点图,说实话比较难看,对于初学者来说就不要要求太高了,不过关键是焊牢了!

我购买了一台型号为BX1-200C1的电弧焊接机,输出电流最大为200A。这是一台手提式焊接机,不过真的想提起来十分的倒要花点力气——重,机器里面全是厚实的线圈!操作界面及其简单,纯手动,没有任何电子屏等花哨的部件。通过顺时针旋转旋钮可以加大电流的输出,逆时针则减小。这个旋钮实际上是带动一根铁芯从线圈中间穿入穿出,从而调节交流电的变压比。

BX1-200C1电焊机的控制面板

BX1-200C1电焊机的控制面板

这台BX1-200C1电焊机需要自己接上电源插头,原包装里面只有裸线。可以通过电缆的颜色来区分其各自的角色,其中:棕色为火线;蓝色是中性线;绿/黄线是接地线。由于焊接的时候功率较大,插座的电流需要15A,低于15A可能会频繁跳闸。

接线示意图:棕色(火线);蓝色(中性线);黄绿色(接地线)

接线示意图:棕色(火线);蓝色(中性线);黄绿色(接地线)

固定好需要焊接的金属部件是取得良好的焊接效果的关键步骤。需要焊接的零件必须牢固地夹在一起。类似于架设铁柱中使用的办法,我用了两根长度完全相同的木料垂直地“顶”在门框的上框和下框中间,以保证这两根钢管严格平行。下面照片里可以看出,我使用了在“运输”这个环节中使用过的捆绑带把所有东西扎在一起,以便后面的电焊工作。

长木料和捆绑带被用来固定钢管

长木料和捆绑带被用来固定钢管

移门的门框焊接差不多完成之后,就可以把它挂在柱子的滑轮上了。5.4米长的门框要比预计的来得还要大,所以我不得不清除一些植被来腾出一些地方。因为只是几根钢管而已,所以重量上还没有超过可控范围,不过把这个门框挂在滑轮上这个步骤我还是让几个人和我一起合力完成。门挂上去以后我继续焊接了一些其他钢管上去,比如对角线,来加固门框的结构。不过门框树立起来以后要比躺在地上的时候焊接起来省力不少。

把焊接好的门框架在柱子上,门框将骑在滑轮组上。

把焊接好的门框架在柱子上,门框将骑在滑轮组上。

门处于“关闭”位置。只是门框所以重量很轻,现在滑起来十分轻便。

门处于“关闭”位置。只是门框所以重量很轻,现在滑起来十分轻便。

门处于“打开”位置。

门处于“打开”位置。

DIY动手打造自动无轨悬浮门(4):省钱的钢管相贯线槽口开制方法

根据当初的方案铁柱竖起完成之后就是组装铁门框了。

不同于方形铁管,圆形铁管相互连接在一起,特别是垂直相连的时候,必须对铁管的切口做相贯线槽口处理才能使得管材能紧密贴合在一起,这样有利于焊接出十分牢固的结构。专业的相贯线切割机价格十分昂贵,尤其是铁管直径大于5厘米的型号。而且对于只需要使用若干次的单个项目而言,这笔投资就显得不怎么划算了。在网上搜寻了一下,最后决定用开孔器钻头来做相贯线槽开口。一个双金属开孔器钻头花不了多少钱,但是能做出相当不错的效果。注意不要使用给木头开孔的钻头,那种钻头磨损很快。

我使用直径为6厘米的开孔器对相同直径的铁管开相贯线槽,效果非常好。有人提议用稍大口径的钻头,比如6.25厘米的来开6厘米的圆管,这样留出一定调整空间。实际测试下来确实可以,但是我更加喜欢6厘米相同口径的。

一些技巧及使用心得:

  1. 定位中心钻孔是必须的。没有这个辅助孔开孔器根本没法在圆管上开槽。
    开槽之前先钻定位孔,正反面都要钻穿,并保持垂直于管子的方向。

    开槽之前先钻定位孔,正反面都要钻穿,并保持垂直于管子的方向。

    开孔器的定位钻插在之前钻好的定位孔里。

    开孔器的定位钻插在之前钻好的定位孔里。

  2. 我用的开孔器最深只有4厘米,要开6厘米的圆管,只能分两次切割。中间需要将圆管反转180度从反面切。所以事先在钻定位孔的时候需要将孔钻穿整个管子,这样正反两面切割的时候可以对齐。

    正反两刀完成一个相贯线的开制。

    正反两刀完成一个相贯线的开制。

  3. 本方面最佳适用于需要T型连接的圆管,相贯线只需要在竖管的顶部开,开槽角度为截面90度。我没有尝试过非90度的斜方向开槽,不过我想如果你有一根足够长的麻花钻钻出斜向的中心定位孔,开孔器应该也可以开出斜向的相贯线槽口。针对对角线方向(45度)连接的圆管,我采用的办法是用切割机按22.5度角切出两个斜面,从下面的照片可以看出,用这样方式切出来的槽口,肯定不如相贯线那么吻合,但相差也不太大,多用点电焊应该可以完全封上。
    T型连接的管子,可以准备电焊了。

    T型连接的管子,可以准备电焊了。

    对角线方向连接的管子,可以准备电焊了。

    对角线方向连接的管子,可以准备电焊了。

  4. 小心+耐心。用钻孔器在原铁管上开制相贯线槽口的方法确实便宜,但比较耗时,而且过程中会产生大量的热。可以使用一些润滑油来保护开孔器上的刀刃。时不时停下来休息一会以减少工具的磨损,更重要的是给自己也放松一下。

DIY动手打造自动无轨悬浮门(3):如何一个人架设10厘米口径的铁管柱

项目所需的材料到齐以后,就要正式开工了!第一步就是架设门柱子。

门柱子材料选用10厘米口径的镀锌铁管,主要是出于耐用以及受力方面的考量。一开始的时候还在犹豫,10厘米是不是有必要。做完以后才发觉10厘米柱子是必须的,要知道整个门的所有重量完全只有两根这样的柱子来承担,而且当门处于关闭状态时,整个门的重心要偏离最近的一根柱子差不多快2米,杠杆效应使得分别加在这两根柱子上得力实际上要大于门的重量。所以一定要结实!在第一篇的方案里提到过,10厘米口径铁管总长为2.7米,其中露出地面部分是1.8米,埋在地下0.9米。为此,我挖了两个30厘米直径,深度为1.1左右的洞。

使用尼龙线和水平仪来确保洞的位置。

使用尼龙线和水平仪来确保洞的位置。

挖洞和不时一件轻松的事情,这个尺寸看上去挺大了,但是如果可以让我重来,我一定会再挖得大些。不过就目前来看,这个洞大小合适,架设好的柱子坚固可靠。小技巧:挖洞的时候做到底部略大于开口;在需要铺设的铁管上添加一些“凸出物”,用来增加铁管和水泥的咬合力。

让柱子能更牢固地竖在泥土里的办法。

让柱子能更牢固地竖在泥土里的办法。

“柱子横钩”。我用了一些其他铁管的废料用螺丝固定在铁管侧面。

“柱子横钩”。我用了一些其他铁管的废料,用螺丝固定在铁管侧面。

一切准备就绪,可以着手把柱子竖起来灌水泥了。可是真的把圆铁管竖起来了才发觉这东西太重。少说有30~40公斤吧,而且我没有帮手。如果两个人合力做这件事情的话,一个人可以扶着铁管努力保持其竖直,另外一个人可以用水平仪进行测量和调整。为了能够一个人独立完成这个任务,我想出了一个办法:用捆绑带将铁管吊在横于洞口的木料上。这样一边推一边调整就比较轻松了。

把沉重的铁管吊在木料上

把沉重的铁管吊在木料上

另外需要注意的事项是必须保持两根柱子严格平行,这听上去有点冗余:既然两根柱子都绝对竖直了,那不是意味着他们相互平行了吗?没错!但是我对自己水平仪的使用并不是很有把握,所以需要加上第二道保险,我的做法是锯出两根长度一模一样的木料,分别垂直撑在两根铁管的中间偏上和偏下,形成一个“长方形”来保证垂直和平行。

中间撑两根一模一样长度的木料,以保证铁管的相互平行。

中间撑两根一模一样长度的木料,以保证铁管的相互平行。

用其他木料将铁管固定,以便接下来浇灌混凝土。

用其他木料将铁管固定,以便接下来浇灌混凝土。

混凝土浇灌完毕,这是混凝土干了以后的照片,我刷了一层油漆起到保护作用。

混凝土浇好并抹了一层漆。

混凝土浇好并抹了一层漆。

下面一张照片里面是我从Hoover Fencing Co.,订购的滑轮组,一套四个,非常重!

无轨移门的滑轮组

无轨移门的滑轮组

柱子立起来了,接下来就是组装门框子了。动手之前,我先临时地将门框管材架设在一起,实地试了试尺寸。用同样的办法,我根据之前算好的长度锯了两根同样的木料作为支撑,做出一个临时的门。看上去很合适。

两根竖直木料撑起零时门框

两根竖直木料撑起零时门框

DIY动手打造自动无轨悬浮门(2):如何自己运送超尺寸管材

有了设计方案以后,第一步要做的事情就是购买材料。众多原材料中比较难处理的是长度为5.4米的管材。因为我不打算让厂家送货上门而支付送货费,所以就必须自己搞定。我的面包车可以放下最长不超过3.3米的物品。简单的方法:可以让多出来的1.1就伸出车尾后方。不过考虑到要跑一段高速公路,还是放弃这样做。取而代之,我打算将管子架在车顶上来运送,可是我的车子车顶上没有行李架……好吧,那我就来做一个架子。

管子的直径是6厘米,所以我就在两块木板上钻两个6厘米直径的孔。将该木板立起,分别放置于车头部分和车尾部分。管子最后就会从这两个孔里穿过。

一对木夹子分别放在车顶前侧与后侧。管子将从中间穿过。

一对木夹子分别放在车顶前侧与后侧。管子将从中间穿过。

接下来要把这两块木板固定在车顶,我使用了捆绑带。让捆绑带穿过木板上另外钻的小孔,然后绕一圈车顶,收紧,直到木板牢牢被固定住为止。

捆绑带将木夹子压在车顶上。

捆绑带将木夹子压在车顶上。

这样管材应该会被牢牢地压在车顶上了,但是水平方向上的固定还没有保险。设想如果在高速公路上被追尾或者来个急刹车,管子搞不好就会像炮弹一样被“抛射”出去。所以我做了另外两个“木夹子”,相同的构造,只是比较短一点,分别夹在管材的两端,然后再用绳子绑在前方的引擎架和后方的后窗柱子上。

另外一组木夹子,夹住长管子的两端,并绑在车身上。以限制材料前后方向的松动。

另外一组木夹子,夹住长管子的两端,并绑在车身上。以限制材料前后方向的松动。

当然别忘了小红旗。最后在出发前尝试了几个急刹车,管材稳稳地被钉在车顶!

离开管材店之前。

离开管材店之前。

到达目的地以后,管子依然原地不动地绑在车顶上。

到达目的地以后,管子依然原地不动地绑在车顶上。

从上方看这个临时的“行李架”。

从上方看这个临时的“行李架”。

 

 

DIY动手打造自动无轨悬浮门(1):制定方案

下面的图片展示了移门完工前后的对比。接下来我以这篇文章为开头,详细讲述我是如何从零开始DIY自制无轨悬浮自动移门的。

无轨悬浮移门完工前后对比图

无轨悬浮移门完工前后对比图

后院的老式木门用起来很不方便,每次汽车进出都要上车下车手动开关们,所以考虑新造一个自动的门方便进出。找人做,或者自己做?当然也有商家出售半成品,自己拿来回来安装,价格也不便宜,而且还是要自己动手。考虑了一段时间,自己也做了不少功课,最后决定,完全自己动手从零做起!

制定的方案如下:移门选用“无轨悬浮”设计,这样免去了普通移门需要铺平水泥地以及架设轨道的麻烦;使用镀锌圆铁管做框,因为成本低;门框的铁管用直径为6厘米的管子,柱子用10厘米的管子;后院进出口宽度为3.6米,这样就需要做一个5.4米左右宽的门;门框高度做成1.5米,然后钉上1.8米高的木篱笆板。为了能够“钳住”1.5米高的门框,支撑用的柱子露出地面部分不能少于1.8米,埋设支撑用铁管要求地下部分长度不能短于地上部分的1/2,所以10厘米铁管的长度就必须至少2.7米。使用齿轮传动的移门自动开门电机,可以避免链条传动带来的噪音;出于同样的原因,我选用尼龙滚轮来滑动移门。

无轨悬浮移门构造示意图,courtesy by Hoover Fence CO.

无轨悬浮移门构造示意图,courtesy by Hoover Fence CO.

经过前后差不多三个月每个周末的辛苦工作,我们的移门总算完工了!这个系列的文章讲带你从头走过我是如何从零打造无轨悬浮自动移门的。请看完工后的移门自动开关视频: