Milling-master.ru

В помощь хозяину
18 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология и оборудование контактной сварки

Технология и оборудование контактной сварки

Год выпуска: 1985
Автор: А.И. Гуляев
Жанр: Технические науки
Издательство: Машиностроение
Язык: Русский
Формат: DJVU
Количество страниц: 254

Контактная сварка—термомеханический (ТМ) процесс образования неразъемного соединения металлов вследствие сцепления их атомов, при котором локальный нагрев свариваемых деталей протекающим электрическим током в зоне соединения сопровождается пластической деформацией, развивающейся под действием сжимающего усилия.

Межатомные связи при контактной сварке различными способами возникают в твердой фазе или через жидкую прослойку расплавленного металла и сохраняются после охлаждения и кристаллизации. Соединения при этом образуются в условиях сложных быстро меняющихся электрических и температурных полей при высоких скоростях нагрева и пластических деформаций.

Термин «контактная сварка», принятый в нашей стране, подчеркивает существование и определенное значение для нагрева контактных (переходных) сопротивлений. В зарубежных странах этот способ называют сваркой сопротивлением.
Основные способы контактной сварки разработаны в конце прошлого столетия. В 1877 г. в США Э. Томсон предложил стыковую сварку сопротивлением. В 1887 г. русский изобретатель Н. Н. Бенардос запатентовал способы точечной и позднее шовной контактной сварки между угольными электродами. Позднее эти способы, усовершенствованные применением электродов из меди и ее сплавов, стали наиболее широко распространенными способами контактной сварки.
Особенность контактной сварки — значительная скорость нагрева, для чего необходимы сварочные машины большой электрической мощности. Поэтому развитие контактной сварки находилось в прямой зависимости от развития энергетики.
В дореволюционной России с ее отсталой техникой и слабой энергетической базой контактная сварка не могла получить должного развития. В стране эксплуатировалось только 30 контактных машин

С началом индустриализации в СССР на Ленинградском заводе «Электрик» было организовано серийное производство контактных машин в первую очередь для удовлетворения потребности вновь создаваемой автомобильной промышленности. Автомобильные заводы страны стали практической школой контактной сварки для большинства отраслей промышленности. В промышленности страны эксплуатируется свыше 50 тыс. контактных машин.

Контактная сварка прочно занимает первое место среди механизированных способов сварки (свыше 50 % по приведенной трудоемкости). Область применения контактной сварки очень широкая.
В автомобилестроении контактная сварка — основной способ соединения тонколистовых штампованных конструкции. Кузов современного легкового автомобиля сварен более чем в 10 тыс. точках . При производстве современных авиационных лайнеров число сварных точек уже достигает нескольких миллионов. Современный железнодорожный пассажирский вагон — цельносварная конструкция, сваренная в 30 тыс. точках.
Стыки железнодорожных рельсов на основных магистралях сваривают стыковой контактной сваркой. Этот же способ используют для сварки поперечных швов магистральных трубопроводов па мощных стыковых машинах. Контактную сварку используют для сварки широкой номенклатуры сталей, различных алюминиевых и магниевых сплавов и сплавов на основе других металлов.
В строительной индустрии контактную сварку применяют для сварки арматурной сетки. В радиотехнической и электронной промышленности и приборостроении широко распространена контактная и ультразвуковая микросварка.

На заре развития контактной сварки ее использовали, как процесс, заменяющий клепку и пайку. Сейчас же, не применяя этот способ, невозможно создать современную металлическую конструкцию.
Контактная сварка характеризуется высокой производительностью, позволяет уменьшать остаточные деформации, в ряде случаев снижает расход энергии, не требует применения присадочных материалов и флюсов. Кроме того, отсутствует необходимость в специальных вентиляционных устройствах. Контактные машины можно размещать в производственных потоках вместе с оборудованием другого типа, они имеют высокий уровень механизации и автоматизации.

Развитие контактной сварки в значительной степени зависит от развития электротехнического машиностроения. Современная машина для контактной сварки представляет собой сложный агрегат, сочетающий механические, пневматические, электротехнические и электронно-ионные узлы и аппаратуру.
С каждым годом совершенствуется сварочное оборудован не. Промышленность выпускает универсальное и специализированное оборудование различного назначения широкой номенклатуры. Появились высокопроизводительные точечные машины, позволяющие получать до 500 сварных соединений в минуту, специальные машины для сварки легированных сталей и сплавов .
Распространено применение специализированных многоэлекгродных машин, в которых как бы объединены в одном агрегате десятки или даже сотни одноточечных машин.

Одна из важнейших задач сварочного производства — это дальнейшая механизация и автоматизация. Контактная сварка, самый распространенный механизированны» способ сварки, будет развиваться ускоренным» темпами. Рост специализации способствует развитию массового производства, для которого будет все больше требоваться специализированных контактных машин и автоматических линий на их основе. Планируется значительное увеличение производства этого тина оборудования.

Новые контактные машины должны иметь улучшенные энергетические характеристики и обладать надежностью в эксплуатации. Предстоит усовершенствовать электронное управление сварочных машин с использованием интегральных схем. В специальных контактных машинах и автоматических линиях найдут применение управляющие ЭВМ. Будет продолжаться разработка рациональной технологии сварки новых материалов и значительно расширяться работы по улучшению качества сварки.

Технология контактной сварки

Контактная сварка является основным видом сварки давлением термомеханического класса. Она осуществляется с применением давления и нагрева места сварки проходящим через заготовки электрическим током.Основными видами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная.

Рассмотрим сущность процесса на примере стыковой контактной сварки (рис.1). Свариваемые заготовки 3, закрепленные в зажимах (электродах) 2 стыковой машины, сжимаются осевой силой Р. Электроды подключены к сварочному трансформатору 5, при включении которого через заготовки протекает сварочный ток. Он нагревает заготовки, причем наибольшее количество теплоты выделяется в месте контакта 6 (отсюда название способа) между заготовками, так как сопротивление контакта является наибольшим во вторичной цепи и вот почему: действительное сечение контакта значительно меньше сечения заготовок за счет касания заготовок только по выступам поверхностей; на поверхности металла имеются пленки оксидов и загрязнений с малой электропроводимостью.

Рис.1. Схема контактной стыковой сварки:

1 — неподвижная плита; 2 — зажимы (электроды); 3 — заготовки; 4 — подвижная плита; 5 — сварочный трансформатор; 6 — контакт

Количество выделяемой теплоты Q(Дж) определяется законом Джоуля-Ленца: Q = I2Rt

где I — сварочный ток, A; R — сопротивление контакта, Ом; t — время протекания тока, с.

Простой анализ этой формулы показывает, что эффективный нагрев места сварки может быть получен при больших значениях сварочного тока, так как оно входит в выражение во второй степени. Действительно, сварочный ток при контактной сварке может достигать тысяч и даже десятков тысяч ампер.

Нагрев металла приводит к повышению его пластичности . В результате под действием осевой силы происходит пластическая деформация. Микронеровности поверхности сминаются, пленки разрушаются, поверхностные атомы сближаются до расстояний, соизмеримых с параметром кристаллической решетки, что обеспечивает возможность образования межатомных связей.

Контактная сварка осуществляется без расплавления и с расплавлением металла. Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния называют сваркой сопротивлением, стыковую сварку с разогревом стыка до оплавления — сваркой оплавлением. Различие этих способов может быть объяснено с использованием циклограмм процессов, которые представляют собой графическое изображение изменения во времени параметров процесса сварки.

При сварке сопротивлением (рис. 2, а) заготовки сначала сжимают усилием, обеспечивающим образование физического контакта свариваемых поверхностей, а затем пропускают сварочный ток. После разогрева места сварки происходит осадка и образуется соединение в твердой фазе. Для обеспечения равномерного нагрева по всему сечению поверхности заготовок тщательно подготовляют. Необходимость обеспечения равномерного нагрева ограничивает возможность применения сварки сопротивлением только для деталей небольшого (площадью до 200 мм2) и простого сечения (круг, квадрат).

Рис. 2. Циклограммы контактной стыковой сварки:

а — сопротивлением; б — оплавлением; I — сварочный ток; Р — усилие сжатия; S — перемещение подвижной плиты; t – время

Сущность сварки оплавлением (рис. 2, б) заключается в том, что свариваемые заготовки сближают при включенном сварочном трансформаторе. Касание поверхностей происходит по отдельным выступам. Ввиду того, что площадь образовавшихся контактов очень небольшая, плотность тока, протекающего через эти контакты, настолько велика, что происходит мгновенное оплавление металла с образованием жидких перемычек, которые под действием паров металла разрушаются.Часть металла в виде искр выбрасывается из стыка. Вместе с жидким металлом выбрасываются загрязнения, которые присутствуют на поверхности заготовок.

Продолжающееся сближение заготовок приводит к образованию новых перемычек и их оплавлению. Непрерывное образование и разрушение контактов-перемычек между торцами приводит к образованию на торцах слоя жидкого металла. После оплавления торцов повсей поверхности осуществляют осадку. При осадке жидкий металл из стыка выдавливается наружу и, затвердевая, образует грат.

Рис. 3. Схема точечной сварки:

Читать еще:  Типовой технологический процесс сварки

1 — электроды; 2 — заготовки; 3 — сварная точка

Обычно грат удаляют в горячем состоянии. Сварка оплавлением может быть прерывистая и непрерывная. При прерывистом оплавлении заготовки под током приводят в соприкосновение и вновь разводят. Образующийся при разведении электрический разряд между торцами заготовок оплавляет торцы. После нескольких повторных замыканий на торцах образуется слой жидкого металла. При включении механизма осадки жидкий металл выдавливается из стыка, торцы приходят в соприкосновение и образуется сварное соединение.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением: торцы заготовок перед сваркой не требуют тщательной подготовки, можно сваривать заготовки с сечением сложной формы и большой площадью, а также разнородные металлы.

Стыковую сварку оплавлением применяют для соединения заготовок сечением до 100 000 мм2. Типичными изделиями являются элементы трубчатых конструкций, колеса, кольца, рельсы, железобетонная арматура, листы, трубы.

Точечную сварку применяют преимущественно при соединении листовых заготовок. Свариваемые заготовки 2 собирают внахлестку (рис. 3), сжимают между двумя медными электродами 1 и пропускают электрический ток (от сварочного трансформатора). При протекании тока выделяется теплота в заготовках и электродах. В связи с тем, что наибольшим электрическим сопротивлением обладает контакт между заготовками и электроды, как правило, охлаждаются водой и отводят теплоту с поверхности заготовок, происходит интенсивный нагрев металла только в месте контакта. Здесь металл расплавляется и появляется жидкое ядро, которое затвердевает после выключения сварочного тока, образуя сварную точку 3.

Рис. 4. Стадии цикла и циклограммы точечной сварки:

а — без увеличения давления; б — с увеличением давления при проковке: 1 — сжатие деталей; 2 — включение тока; 3 — проковка; 4 — снятие давления с электродов

Кристаллизация металла происходит при сохраняющемся давлении электродов, что предотвращает образование в ядре точки дефектов усадочного характера- пор, трещин, рыхлот. В некоторых случаях давление в конце цикла сварки увеличивают, осуществляя «проковку» металла. Стадии цикла и циклограммы точечной сварки без проковки и с проковкой показаны на рис. 4.

Передсваркойконтактные поверхности деталей зачищают металлической щеткой, пескоструйной обработкой или травлением и обезжиривают растворителями. Это необходимо для обеспечения стабильного процесса, который зависит от постоянства контактного сопротивления.

Т очечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней (рис. 3) и односторонней (рис. 5). При односторонней сварке ток течет через верхний 3 и нижний 4 листы, но нагрев места контакта происходит только за счет тока, протекающего через нижний лист. Для увеличения этого тока снизу располагают токопроводящую медную подкладку 5. Одновременно происходит образование двух точек.

Рис. 5. Односторонняя точечная сварка:

1 — сварочный трансформатор; 2 — электроды; 3 — верхняя заготовка; 4 — нижняя заготовка; 5 — медная подкладка

Рис. 6. Рельефная сварка:

1 — плоский электрод; 2 — заготовка; 3 — выступ

В многоточечных сварочных машинах, предназначенных для изготовления специальных сварных конструкций (элементы кузовов автомобилей, вагонов, различных панелей) одновременно сваривается несколько точек (или несколько десятков точек).

Режим точечной сварки может быть мягким и жестким. Мягкий режим характеризуется плавным нагревом заготовок сравнительно небольшим током. Время протекания тока обычно 0,5 — 3 с. Мягкие режимы применяют для сварки сталей, склонных к закалке.

Жесткие режимы осуществляют при малой продолжительности (0,1 — 1,5 с) тока относительно большой силы. Давление электродов также большое.Эти режимы применяют при сварке алюминиевых и медных сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, а также высоколегированных сталей с целью сохранения коррозионной стойкости: на мягких режимах возможно обеднение металла хромом за счет образования карбидов хрома.

Точечную сварку широко используют для изготовления штампосварных конструкций. Толщина свариваемых металлов в среднем составляет 0,5—8 мм. Для осуществления точечной сварки все более широкое использование получают сварочные роботы.

Разновидностью точечной сварки является рельефная сварка (рис.6), при которой между плоскими электродами 1 зажимают заготовки 2, на одной из которых заранее подготовлены (отштампованы) выступы 3. Эти выступы обеспечивают высокую плотность тока и концентрированный нагрев в месте контакта, который приводит к плавлению металла и образованию сварных точек.

Рис. 7. Схема шовной сварки:

1 — заготовки; 2 — сварочные электроды (ролики); 3 — сварной шов

Шовную сварку выполняют непрерывным швом вращающимися дисковыми электродами. На рис. 7 показана схема шовной сварки. Заготовки 1, как и при точечной сварке, собирают внахлестку и зажимают между электродами 2, которые выполнены в виде роликов. Они передают усилие заготовкам, осуществляют подвод тока и перемещение заготовок.При движении заготовок между роликами образуются перекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошной герметичный шов 3.

Шовную сварку можно осуществлять при одностороннем и двустороннем положении электродов.

Шовную сварку выполняют с непрерывным включением тока (рис. 8, а), с прерывистым включением тока (рис. 8, б), а также, впрочем, весьма редко, с прерывистым вращением роликов и остановкой их в момент включения сварочного тока.

Шовную сварку применяют при изготовлении различных емкостей с толщиной стенки 0,3 — 3 мм, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.

Конденсаторная сварка представляет собой один из видов сварки запасенной энергией. Энергия накапливается в конденсаторах при их зарядке от источника постоянного напряжения (выпрямителя), а затем в процессе разряда преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Эта теплота выделяется в контакте между соединяемыми заготовками при протекании тока, поэтому конденсаторную сварку можно отнести к способам контактной сварки.

Существуют два вида конденсаторной сварки: бестрансформаторная и трансформаторная (рис. 9). При бестрансформаторной ударной сварке конденсатор подключен непосредственно к свариваемым заготовкам. Разряд конденсатора происходит в момент удара заготовки 3 по заготовке 4. Разряд оплавляет торцы заготовок, которые свариваются под действием усилия осадки.

Рис. 8. Циклограммы шовной сварки:

а — непрерывное выключение тока; б — импульсное включение тока; 7 — сварочный ток; Р — давление; S — перемещение роликов; t – время

При трансформаторной конденсаторной сварке конденсаторы разряжаются на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые между электродами заготовки. Бестрансформаторная сварка используется в основном для стыковой сварки, трансформаторная — для точечной и шовной.

Преимуществами конденсаторной сварки являются: точная дозировка энергии (за счет изменения емкости конденсаторов и напряжения зарядки), малое время протекания тока (0,001 — 0,0001 с) при высокой плотности тока, возможность сварки материалов очень малых толщин (от нескольких микрометров до 1 мм), невысокая потребляемая мощность (0,2 — 2 кВА). Конденсаторную сварку применяют в основном в приборостроении, радиоэлектронике.

Рис. 9. Схемы конденсаторной сварки:

а — бестрансформаторная с разрядом на изделие; б — с разрядом на первичную обмотку трансформатора; 1 — пружина; 2 — защелка; 3 и 4 — заготовки; С — конденсатор; В — выпрямитель; Т — трансформатор

Различные виды технологии контактной сварки

Во многих областях промышленности применяется контактная сварка. Для этого обычно используют сварочные устройства разных типов с приведенной мощностью до 450-600 кВт. Они широко применяются в инструментальном производстве, в авиастроении и других областях машиностроения. Оборудование контактной сварки применяется и в электронике, приборостроении и их смежных производствах. В этом случае используются конденсаторные машины.

Схема контактной стыковой сварки.

Главное преимущество контактной сварки – малое время процесса соединения деталей, что резко повышает производительность и не позволяет деталям коробиться. Этот вид соединений легко поддается автоматизации, и поэтому технология и оборудование этого процесса легко встраиваются в схемы поточного производства при массовом или серийном выпуске. Один из наиболее ярких примеров применения контактной сварки – создание кузовов автомобилей.

При помощи этой технологии возможно соединение металлических листов или лент толщиной от нескольких сотых до нескольких десятков миллиметров. Контактная сварка широко используется при приводке нефтепроводов или их газовых аналогов. Для питания схем применяется не только ток стандартной частоты 50 Гц, но и высокочастотные трансформаторные и иные системы, что позволяет резко уменьшить габариты оборудования.

Технологический процесс контактной сварки

Принцип работы контактной сварки.

Различают три основных типа этой технологии, которые определяются по площади и методу соединения деталей:

  • контактная точечная;
  • соединение при помощи шва;
  • стыковое объединение деталей.

Эти основные типы сварки, в свою очередь, подразделяются на несколько сотен разновидностей. Они зависят в основном от выбранной технологии и применяемого оборудования.

Читать еще:  Аттестация технологии сварки накс

Точечная сварка определена как метод соединения деталей двумя электродами по отдельным точкам их соприкосновения. Местный нагрев места соединения и сжатие соединяемых поверхностей посредством воздействия электрического тока и пластической деформации приводят к сближению и соединению деталей на точечном участке.

Шовная контактная сварка может быть осуществлена при помощи ролика. Она применяется в случае, когда надо получить надежное герметичное соединение, например, стенок резервуаров, бензобаков и т. д.

Технические характеристики контактной сварки.

Стыковое объединение деталей при помощи контактной сварки может быть проведено разными способами. Один из них предполагает для получения хорошего электрического контакта прижим деталей к электродам для устранения их проскальзывания. Этот метод именуется способом сопротивления и позволяет скреплять детали малого сечения с калибром до 35-45 мм. При этом процесс осуществляется без оплавления деталей в стыке. Это происходит за счет увеличения пластичности металла при нагреве и вдавливания его частиц друг в друга, что приводит к их соединению.

Этот вид контактной сварки можно осуществить и методом оплавления. При использовании этого способа напряжение на электроды с клемм трансформатора подается только до момента соприкосновения соединяемых торцов деталей, которые оплавляются и соединяются друг с другом. Существуют и другие разновидности этого метода, например, плавление с предварительным подогревом или прерывистое оплавление по длине стыка.

Важной частью процесса контактной сварки являются электроды. Их обычно выполняют из меди для получения хорошего электрического контакта с деталью. Они имеют для этих же целей большое поперечное сечение. Так как медь имеет высокую электропроводность и известна как хороший проводник тепла, сделанные из нее электроды не привариваются к свариваемым деталям.

Использование различных методов контактной сварки в производстве

Структурная схема установки контактной точечной сварки.

Применяются эти способы для соединения крупногабаритных деталей, например, железнодорожных рельс, трубопроводов, арматуры, при производстве шовных труб.

Детали постепенно подводят друг к другу до непосредственного контакта. За это время происходит их оплавление, и металл в жидкой фазе соединяется в одно целое. Тепло, выделившееся при этом, расходится по всей поверхности соединяемых деталей. Это создает тепловой контакт между торцами и прогревает их.

Наиболее часто используют способ соединения сопротивлением. Они подразделяются на следующие виды:

  • точечная сварка – применяется при производстве кузовов автомобилей, в аэрокосмической технике, в электронной промышленности и т. д.;
  • для изготовления различных емкостей, баков, резервуаров, шовных труб используют сварку с помощью роликов;
  • для изготовления обода колес и различных панелей применяют стыковую сварку сопротивлением.

Этими методами соединяют не только черные, но и цветные металлы. Наиболее часто их применяют при соединении алюминиевых деталей. Удовлетворительные результаты получаются при соединении деталей при помощи стыковой контактной точечной сварки этого металла путем непрерывного оплавления на специальных аппаратах с электроприводом, которые позволяют соединять большие листы.

Широко используется для этого точечная сварка, хотя некоторую трудность вызывают довольно высокая электрическая проводимость алюминия и малое время его плавления при сварке – 0,004 секунды. Для устранения этих затруднений осуществляют быстрое перемещение электрода для поддержания нужного давления и электрического контакта с материалом. Для точечной сварки алюминия электроды изготовляют из медного сплава увеличенной прочности и повышенной электропроводности. Хорошие результаты при точечной сварке алюминия показали конденсаторные станки и аккумулированием энергии.

Для этих же целей иногда используют шовную сварку, но при этом возникает необходимость иметь мощные станки с ионными прерывателями.

Другие применения методов точечной сварки

Большое внимание уделяется соединению кусков проволоки.

При ее калибре до 4-6 миллиметров используется объединение сопротивлением.

Электрическая схема аппарата для точечной сварки.

Для этого применяются в основном следующие виды соединения: точечная сварка и торцевое оплавление. Для этого используются специальные машины и аппараты.

При использовании методов контактной сварки большое внимание надо уделить центровке торцов и подбору оптимальной длины соединяемых кусков проволоки для создания условий нормальной осадки. При этом надо обеспечить и требуемую жесткость, и создание минимального отвода тепла от электродов.

Оплавление делается на конденсаторных машинах в жестком режиме, что обеспечивает нормальное выделение тепла в малой зоне контакта. Это позволяет значительно снизить влияние физических характеристик металла проволоки на процесс нагрева и способствует интенсификации диффузионных явлений, улучшающих возможности развития связей между соединяемыми деталями.

Что такое контактная сварка

Контактная (или электроконтактная) сварка – один из распространенных типов сварки, чаще всего применяемый для скрепления тонких металлических листов или небольших однотипных деталей. При этом способе происходит кратковременный нагрев соединяемых поверхностей током высокого напряжения, и одновременное придавливание их друг к другу в зоне контакта, в результате чего образуется сварной шов. Благодаря своей простоте, высокой производительности и малым затратам на расходные материалы такой метод часто используется на производстве.

Принцип работы аппаратов контактной сварки

Сущность метода контактной сварки состоит в том, что скрепляемые поверхности одновременно нагреваются до пластичного состояния и подвергаются механической деформации. Поэтому основных блоков в сварочном аппарате два:

1. Механический, включающий в себя:

  • сами электроды (в машинах точечной сварки они выполняются в виде зажимных клещей, в машинах шовной сварки – в виде роликов);
  • привод сжатия;
  • привод вращения (для роликовых электродов);
  • привод зажатия и осадки (для стыковой сварки).

2. Электрический. Данный блок состоит из:

  • сварочного силового трансформатора;
  • регулятора выходного напряжения, который переключает число витков в первичной обмотке трансформатора;
  • вторичного контура, через который ток подводится к деталям;
  • прерывателя первичной цепи для включения и выключения тока;
  • регулятора цикла – устройства, задающего последовательность сварочных операций, их длительность, и регулирующего другие необходимые параметры.
  • Пневмогидравлический – содержит фильтры, устройства для смазки движущихся частей, систему, подводящую воздух к приводу сжатия (штуцера, воздушные клапаны, вентили) и систему регулировки давления;
  • Блок водяного охлаждения аппарата.

Принцип работы заключается в том, что область контактной сварки сжимается или прокатывается между двумя медными электродами, к которым подведен ток малого напряжения и большой силы. В некоторых аппаратах сила тока может достигать десятков тысяч ампер. Напряжение во вторичной обмотке низкое, и составляет менее 15 В. Сила сжатия между электродами варьируется от сотой доли ньютона до 100 килоньютонов.

Основными преимуществами этого метода являются:

  • быстрота – обработка одного точечного или стыкового соединения занимает доли секунды;
  • экономичность – не требуется кислород, защитный газ, присадка, почти не расходуются вода и воздух, медленно изнашиваются электроды;
  • простота – возможность получить прочный и надежный шов при малом числе контролируемых параметров, что под силу даже неопытным сварщикам;
  • безопасность – воздух не загрязняется вредным дымом, риск возгорания сведен к минимуму;
  • возможность легко автоматизировать процесс и поставить его на поток.

К недостаткам способа относят:

  • дорогостоящее оборудование;
  • необходимость применения тока большой силы (свыше 1000 А);
  • сложную технологию многоточечной сварки или сварки нескольких швов одновременно.

Кроме того, этот метод не всегда подходит для соединения поверхностей из разных металлов или сплавов, а также для металлов с малым переходным сопротивлением (таких, как медь).

Виды контактной сварки

Существует несколько видов контактной сварки – точечная, рельефная, шовная и стыковая, каждый из которых имеет свою область применения.

Точечная сварка

Точечная контактная сварка – наиболее популярный метод, который применяется как на производстве, так и в домашних условиях, для соединения небольших деталей или металлических листов толщиной менее 4-5 мм. При этом методе скрепляемые поверхности располагают немного внахлест, зажав их между двумя конусообразными медными электродами. Металл размягчается лишь непосредственно в месте соприкосновения с электродами, образуя сварную точку, диаметр которой составляет несколько миллиметров.

Точечная сварка бывает одно- и двусторонней, причем прочность соединения у одностороннего способа ниже, однако он дает возможность создавать сразу несколько сварных точек. По такому принципу работают многоточечные аппараты.

Есть два режима для обработки металла таким способом: мягкий и жесткий. Мягкий режим удобен для соединения изделий из закаленной стали. При нем через обрабатываемые детали пропускается электрический импульс относительно малой силы тока и большой продолжительности (от 0,5 секунды до нескольких секунд). Нагрев при этом более плавный, а мощность – ниже. Такой аппарат удобно использовать на дому.

Читать еще:  Автоматическая сварка технология

При обработке в жестком режиме сила тока, как и сила сжатия сварочных клещей – больше, чем в предыдущем случае, длительность импульса составляет десятые или сотые доли секунд (в зависимости от толщины соединяемых поверхностей). Подобный режим чаще применяется на производстве, ввиду высокой производительности (затраты времени на обработку одной сварочной точки очень малы). С его помощью соединяют заготовки из сплавов с цветными металлами (медью, алюминием), из высоколегированной стали, а также металлические листы разной толщины.

Рельефная сварка

Рельефной контактной сваркой называют разновидность точечного метода, при которой на соединяемых деталях предварительно штампуют выступы, или рельефы. Форма рельефов может быть различной, и от нее зависит как размер, так и прочность сварочной точки.

Способ заключается в том, что детали зажимают между двумя плоскими электродами, на которые затем подают ток. Металл нагревается только в местах соприкосновения заготовок, а именно – на выступах. Так как рельефы можно подготовить заранее, это обеспечит высокую производительность: за короткое время будет обработано большое количество сварных точек.

Другое достоинство метода – долгий срок службы электродов, которые медленно изнашиваются благодаря своей форме, имеющей большую контактную поверхность. Основной недостаток – то, что для рельефной контактной сварки требуются аппараты большой мощности.

Шовная сварка

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска. В результате образуется шов, состоящий из множества отдельных сварных точек. Такой шов может быть как непрерывным, так и прерывистым. Все зависит от того, как именно подается ток на электроды – постоянно или короткими импульсами.

При непрерывной шовной сварке ролики быстро изнашиваются, так как подача тока на них идет без перерыва. Заготовки могут перегреваться в месте соединения. Если поверхности плохо зачищены, имеют неодинаковую толщину или изготовлены из разных сплавов, шов получится непрочным. Такой метод сварки используется только для изделий из малоуглеродистой стали, толщиной до миллиметра.

Отличие прерывистой шовной сварки от предыдущего способа в том, что на ролики подаются электрические импульсы, создающие отдельные сварные точки. Как и при непрерывной сварке, заготовки прокатываются плавно, давление в области шва – постоянно, что обеспечивает меньший износ электродов.

Для сплавов с алюминием применяют третий способ – пошаговую шовную сварку, которая сочетает импульсную подачу тока с прерывистым перемещением заготовок. Ток на электроды подается только тогда, когда они останавливаются.

Среди всех способов соединения заготовок именно роликовая сварка дает наиболее герметичный шов. Ввиду этого ее применяют для изготовления различных труб, резервуаров или баков.

Стыковая сварка

В отличие от точечной, стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами. Существуют две разновидности этого способа – сварка сопротивлением и сварка оплавлением.

При сварке сопротивлением детали сначала плотно прижимают друг к другу, а затем через место их контакта пропускают ток. Когда область шва нагревается до размягчения, ток выключают и продолжают сжимать заготовки, осуществляя таким образом их осадку. Обработка прекращается тогда, когда шов затвердеет. Свариваемые поверхности должны быть идеально подогнаны и зачищены, не иметь неровностей, зазоров – это сделает шов непрочным, и трудно будет обеспечить его высокое качество. Сварку сопротивлением применяют для изделий из медных и алюминиевых сплавов, а также из низкоуглеродистой стали.

При сварке оплавлением область стыковки деталей разогревают электрическим током, после чего медленно сближают заготовки до полного их соединения и производят осадку. Такой метод хорош, если необходима сварка металлических листов из разных сплавов. Его плюс – быстрота и высокая производительность, минус – потери металла, который может частично разбрызгиваться или сгорать, будучи расплавленным.

Машины для контактной сварки

Сварочные аппараты разделяют на группы по следующим критериям:

  • Назначение: узкоспециальные машины, рассчитанные на работу с большими партиями однотипных деталей, или универсальные, которые обрабатывают малое количество заготовок, но легко поддаются перенастройке;
  • Тип механического блока, осуществляющего сжатие и усадку деталей. По этому признаку аппараты делятся на гидравлические, пневматические, пневмогидравлические, механические и другие;
  • По мобильности – передвижные, переносные, стационарные;
  • По способу сварки;
  • По типу блока питания: машины с выпрямителем или машины, работающие от переменного тока (однофазного, трехфазного).

Конкретный вид машины выбирается в зависимости от выполняемой задачи.

Расходные материалы

Наибольшему износу в сварочных аппаратах подвергаются электроды, которые постоянно испытывают механические и термические нагрузки. Изготавливаются они из чистой меди, либо из медных сплавов с алюминием, цинком, кадмием и другими металлами, повышающими прочность и упругость изделия. Подобные сплавы делятся на несколько типов:

  • Для работы при высокой температуре (около 500 градусов по Цельсию) и непрерывной подаче тока – такие электроды изготавливают из бронзы с добавлением никеля, кремния, циркония или хрома;
  • Для работы при температуре до 300 градусов, сварки цветных сплавов, низколегированных сталей применяются сплавы МС (легированные серебром) и МК;
  • Для работы при малых (до 200 градусов по Цельсию) температурах подходят сплавы бронзы с хромом и кадмием.

Быстрее всего изнашиваются электроды конической и цилиндрической формы, медленнее всего – плоские и широкие, применяемые в машинах для рельефной сварки.

Технология контактной сварки

Технология контактной сварки включает в себя нагрев стыковочной кромки деталей в сочетании с механическим давлением. Для нагрева на электроды подается ток – непрерывно или импульсами.

Меры предосторожности

При работе с контактными сварочными аппаратами опасность представляет как раскаленный металл в области шва, так и движущиеся части, соприкосновение с которыми – прямая дорога к травмам. Опасно и напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора – оно составляет 220 или 380 В. Поэтому нельзя работать на машинах, у которых не заземлен корпус, плохо изолированы провода, или неисправна система жидкостного охлаждения. Категорически запрещено переключать ступени первичной обмотки, если аппарат не отключен от сети.

Все сварочные работы необходимо производить в защитных очках, во избежание попадания в глаза капель раскаленного металла. Для защиты от ожогов нужно носить спецодежду, брезентовые рукавицы и головной убор.

При контактной сварке обрабатываемая поверхность выделяет ядовитые пары – особенно, если детали имеют свинцовое или иное антикоррозионное покрытие. Требования техники безопасности предписывают, чтобы рабочее место было оборудовано вытяжкой – это предотвратит попадание паров металла, масел, угарного газа в дыхательные пути.

Подготовка поверхностей

Перед сваркой необходимо подготовить соединяемые поверхности. Подготовка заключается прежде всего в их зачистке от коррозии, грязи, машинного масла и других нежелательных наслоений. Для этого подойдет напильник, или насадка на дрель в виде щетки. Если места сваривания имеют неровности, их нужно выровнять и подогнать друг к другу. Особенно это важно для стыковой контактной сварки, где любой зазор может испортить шов, сделав его непрочным. При подгонке отрезков трубы для их выравнивания применяется фреза.

Дефекты сварки и контроль качества

Дефекты, возникающие в процессе контактной сварки, бывают двух типов:

  • Бракованные сварные узлы. Причин тому может быть несколько: чрезмерный нагрев стыковочной области, избыточное механическое давление, сбои в работе самого аппарата. Размеры сварной точки контролируют с помощью специальных шаблонов и измерительных приборов;
  • Брак сварного шва. Такое случается, если область стыковки деталей слишком узкая, или наоборот – широкая, если она содержит неровности, заусенцы, зазоры. Подобные дефекты можно определить путем визуального осмотра – невооруженным глазом, через лупу, с помощью проверки щупом или пробником. В случае необходимости шов просвечивают рентгеном.

Профилактика брака – грамотная работа не только во время сварки, но и перед ней, что включает выравнивание и зачистку контактной кромки.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Обозначение на чертеже видимого сварного шва, вне зависимости от способа сварки, выполняется сплошной основной линией, невидимого – штриховой линией. Видимая сварная точка отмечается знаком «+», выполненным сплошными основными линиями, невидимая – не отмечается никак. От изображения шва или точки, если они видимы, проводят выносную линию, которая заканчивается односторонней стрелкой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector