Точечная сварка для листового металла

Обновлено: 04.10.2024

Точечная сварка – один из известных способов сваривания двух листовых металлических конструкций.

Технология сваривания проста для использования, с ее помощью можно сваривать необходимые конструкции у себя в гараже. Рекомендуется изучить ее отличительные особенности и нюансы, с которыми сталкивается человек в процессе работы.

Содержание

Что такое точечная сварка

Точечная сварка – распространенный способ сваривания, основанный на соединении двух изделий нагревом с помощью электрического тока.

Свойства сварного шва зависит от нескольких факторов:

Свойства электродной проволоки;
Ток при сварке;
Чистота поверхности свариваемых конструкций;
Сила сжатия изделий между собой.

Качественная сварка высоко ценится и не менее высоко оплачивается. Она отличается высокой производительностью и широкой областью применения.

Успешно применяется в следующих отраслях производства:

Автомобилестроение;
Судостроение;
Самолетостроение;
Машиностроение.

Как работает точечная сварка

Этот вид сварки имеет характерные особенности, которые требуется учитывать при эксплуатации оборудования. При пропускании тока по электродам через свариваемые внахлест металлические конструкции выделяется тепло, которое стремительно нагревает и расплавляет детали.

Металлические детали плотно прижимаются электродной проволокой, за счёт чего они плотно соединяются между собой.

Плюсы и минусы точечной сварки

Сварка по точкам, как и любой другой вид сварочного «искусства», имеет ряд достоинств и недостатков.

Ровный и точный шов;
В месте сваривания деформации незначительны;
Имеется возможность автоматической работы;
Сваривание этим способом не оказывает пагубного влияния на здоровье человека;
Скорость работы;
Возможно соединение толстого материала;
Простота использования.

При таких существенных достоинствах имеются и недостатки. Коротко о них:

Область применения – соединение листовых деталей внахлест и стержневых материалов (например, проволока)
Низкая герметичность по сравнению со сварными швами с использованием электродной проволоки;
Металл должен быть зачищен перед свариванием;
Требуется опыт настраивания аппаратуры.

Сварочное оборудование

Поговорим об оборудовании, о том, на что стоит смотреть при выборе и о ряде других тонкостей.

Как выбрать

При выборе сварочного оборудования для сварки точками учитываются 7 важных параметров, влияющих на цели и допустимые пределы возможности сварочного аппарата:

Способ сваривания
Режим работы
Напряжение
Максимальная сила поступаемого тока
Допустимая толщина материала
Способ управления
Дополнительные опции

Переносное оборудование отличается малыми габаритами, не больше 18000 см 3 . Маленькому оборудованию соответствуют маленькие мощности.

Максимальная толщина металлического листового свариваемого материала – не более 5 мм. Подобные аппараты пригодны для сваривания кузовных элементов или крупных металлических конструкций. Такое оборудование должно весить не больше 16 килограммов.
Стационарное оборудование применяется в рамках производствах. В сравнении с переносными сварочными аппаратами обладают большими габаритами (до 300000 см 3 ) и массой до 1 центнера. Большие мощности позволяют сваривать листовой металл сечением не более 10 мм.

Способы точечной сварки

Сварочное оборудование разделяется на два метода сваривания.

Сварка с одной стороны. Для этой операции используются споттеры, они имеют несколько принципиальных отличий от других аппаратов. Имеется ручное приспособление, которым производится сваривание. Односторонний вариант сваривания металлических конструкций оправдан в случае труднодоступности к обратной стороне свариваемых изделий.

Удобнее пользоваться видом сварки, когда есть возможность проварить шов с обеих сторон. Этим способом пользуются для соединения листовых материалов.

Режим работы

Делится на мягкий и жесткий. При щадящем режиме работы применяется небольшая электрическая энергия, но процесс сварки выполняется дольше – 2-5 секунд. Благодаря этому применяются электродные стержни меньшего сечения и не требуется очень сильно надавливать ими.

Жесткий режим работы использует повышенную энергию, а процесс производится быстрее – 0,2-1,5 секунды. Обеспечивается высокая производительность, однако необходимо сильное сдавливание заготовок электродными стержнями. Также требуется стержень большого сечения, который превышает сечение соединяемых изделий.

Напряжение

Сварочные установки питаются от 220В и от 380В. Об этом в указывается в документах, идущих в комплекте со сварочным аппаратом

Важно! Не рекомендуется подключать аппараты мощностью более 5 кВт к бытовой сети.

Наибольший величина силы тока

От допустимого тока напрямую зависит наибольшее провариваемое сечение. С силой тока в 6000 А возможно сваривание изделий с сечением до 5 мм, начиная от 10000 А реально сварить изделия толщиной 9 мм в сумме.

Допустимая толщина материала

Параметр, говорящий о максимальной толщине детали, которое может проварить сварочное оборудование. Игнорируя этот параметр, качество сварки значительно ухудшается. Обозначается либо общим сечением, например «2 мм», либо двумя числами, «1+1 мм».

Промышленные аппараты имеют возможность сваривать вместе три металлических листа, тогда сечение обозначается «1+1+1 мм».

Способ управления

Чем дешевле аппарат, тем меньше функционал и сложнее управлять прибором. В самых дешевых версиях отсутствует возможность настройки сила тока – она одна и всегда максимальная.

Стоит ли говорить, что работать приходится вручную. Перед работой на таком сварочном аппарате желательно «обкатать» его на черновых листах, а после приступать к работе.

Числовое управление значительно облегчает работу. Оператор указывает тип соединения, которое подлежит обработке, а «мозги» оборудования самостоятельно подбирают необходимые режимы работы. Сварщику требуется только поднести электроды к месту сварки. Конечно, за такой удобный функционал приходится доплачивать.

Дополнительные опции

В случае, если аппарат выполняет регулярные продолжительные работы, то следует учитывать наличие системы охлаждения. Устройства с водоохлаждением и радиатором работают гораздо дольше, чем аналоги без охлаждения.

Для полноценной работы споттеру необходим пистолет и обратный молоток. Также всем сварочным аппаратам требуются медные электроды как расходные материалы. Если оборудование весит больше 13 кг, то ему следует докупить тележку для удобной транспортировки на колесиках.

Лучшие модели

По мнению многих людей, тесно работающих со сварочным оборудованием, следует отметить следующие модели.

Технология контактной точечной сварки

Один из наиболее востребованных методов соединения металлических заготовок - контактная точечная сварка. Технология идеально подходит для сваривания тонких листов. В статье поднимаются вопросы проблем, методов и основных принципов технологии.

Что такое контактная сварка

Точечная является разновидностью контактной сварки. В эту же группу входит шовная, стыковая и другие типы контактной сварки. Но в отличие от других способов соединения металлических заготовок точечная сварка получился очень широкое распространение. Она востребована в большинстве областей производства, начиная от строительства зданий и заканчивая авиационной отраслью. Например, корпус аэробуса состоит из десятков деталей, которые скрепляются между собой именно точечным методом.

Принцип выполнения сварочных работ несложный. Металл в определенной точке электрическим разрядом нагревается до высокой температуры, при которой начинается его плавление. В то же время обе плоскости металлических заготовок прижимаются одна к другой с предопределенным усилием. Механическая нагрузка и высокая температура делают свое дело: обе заготовки спаиваются между собой. В итоге получается надежный и малоприметный шов.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Многоточечный способ соединения металлов по сравнению с другими типами контактной сварки имеет свои отличительные особенности:

Технология позволяет существенно сократить издержки времени на выполнение работ.
На формирование одной точки шва требуется доли секунды.
Для работы необходим ток большой силы, его значение составляет примерно 1000 ампер.
В отличие от этого, напряжение должно быть совсем небольшим - не больше 10 ватт.
Также небольшой является и зона плавления металлов. Показатель варьируется от нескольких миллиметров до 2-3 см.
Последнее отличие - необходимость в большой механической нагрузке, которая может составлять несколько сот килограмм.

Чаще всего точечный метод сварки востребован для соединения тонких металлических листов внахлест. Однако она пригодна и для других целей, поскольку может сваривать заготовки толщиной до 3 см. в части кузовных работ этот показатель избыточен. Как показывает практика, специалистам приходится иметь дело с металлами не толще 7 мм.

Достоинства и недостатки контактной точечной сварки

Популярность точечного способа сварки обусловлена солидным перечнем достоинств:

для того, чтобы начать работу не требуется флюс, электрод, присадочная проволока и т.д., что снижает расходы и экономит время;
во время выполнения сварочных работ металл деформируется незначительно и точечно;
сварочные аппараты такого типа просты в обращении. Воспользоваться ими сможет даже начинающий сварщик;
эстетичность сварочного шва не вызывает нареканий даже в отъявленных скептиков;
дешевизна рабочего процесса по сравнению с другими методами сварки;
возможность автоматизации большинства технологических операций;
с помощью многоточечной сварки можно выполнять большой объем работы. Скорость формирования сварных точек может достигать несколько сот за минуту.

В данного метода есть и недостатки. Справедливости ради стоит подчеркнуть, что они незначительны и их немного. Прежде всего - это сравнительно невысокая герметичность шва по сравнению со сплошным соединением, выполненным обычным электродом. И второй - это возможность образования избыточного напряжения в зоне точки сваривания. Важно тщательно подгонять заготовки, чтобы избежать этого.

Технология контактной сварки

Весь процесс состоит из трех основных этапов, Которые нужно рассмотреть подробно. Первый заключается в предварительно подготовке деталей. Затем соединяемые элементы размещаются под жалом сварки и сжимаются. В результате поверхность деформируется, появляется углубление в виде точки.

На последнем этапе к месту соединения подается электрический ток и металл плавится. Образуется жидкое ядро, которое со временем расширяется и после остывания будет скрепляющим элементом конструкции. Благодаря предварительной деформации поверхности в процессе сварки не образуются брызги расплава. Шов получается аккуратным и не нуждается в предварительной очистке поверхности.

Когда подача напряжения прекращается, металл остывает, расплав кристаллизуется и жидкое ядро затвердевает. Существует один небольшой, но важный нюанс. В процессе охлаждения в расплавленном металле создается остаточное напряжение, так как при остывании расплав уменьшается в размере. Бороться с эти можно несколькими способами. Самый простой заключается в том, что по завершению сварочных работ заготовки следует посильнее прижать одну к другой. тогда они лучше прокалываются и становятся более однородными. В остальной использование точечной сварки не требует каких-то специальных навыков или знаний.

Предварительная подготовка металла

Для точечной сварки важно предварительно подготовить металл. Стыки в обязательном порядке зачищаются от оксидной пленки, ржавчины и прочих загрязнений. Конечно, это можно и не делать. Но в таком случае теряется мощность при выполнении сварочных работ. Соответственно добиться качественного соединения заготовок будет очень сложно. Помимо этого, повышение мощности влечет ускорение износа сварочного аппарата.

Для зачистки кромок применяются разные материалы и оборудование: щетка по металлу, наждачная бумага, болгарка, аппараты пескоструйной обработки. Если же заготовки небольшого размера, то их можно вытравливать в специальных растворах.

Отдельного внимания заслуживают вопросы подготовки алюминия и его сплавов. На их поверхности есть защитная пленка, сформированная из оксида металла. Она не дает металлу хорошо прогреться и препятствует формированию качественного шва. Ее удалению следует уделить максимум сил и внимания.

Для точечной электросварки можно использовать оборудование переменного или постоянного тока, конденсаторные или низкочастотные аппараты. Названные установки отличаются формой сварочного тока и силовым контуром. Каждая из моделей имеет как положительные, так и отрицательные сравнительные показатели. Среди сварщиков (в том числе и любителей) наибольшее распространение установки переменного тока.

Вероятные дефекты контактной точечной сварки

При наличии опыта и надлежащего оборудования сложно будет точечную сварку сделать плохо. Тем не менее, на практике встречаются случаи, когда работа выполнены с дефектами. В большинстве своем они образуются не в месте соединения заготовок, а по металлу.

Они бывают разного рода. Прежде всего, наблюдаются дефекты с формированием литого ядра: оно может быть слишком большим или маленьким, смещаться в сторону относительно центра стыка. Реже шов получается не сплошным. Любители, не имеющие достаточного опыта, могут настроить аппарат неверно, что в итоге оборачивается избыточной деформацией или же слабой провариваемостью металла.

Наиболее чувствительным дефектом является плохо проваренное ядро или же его полное отсутствие. Как показывает практика, такие конструкции долго не служат. Они не способны противостоять нагрузкам и вскоре просто ломаются в месте стыка. Дефект может дать о себе знать в самых разных условиях. Например, при увеличении интенсивности эксплуатации, после сильного нагрева (охлаждения) или после резкого перепада температуры.

Заключение

Контактная сварка представляет собой практичный и удобный метод соединения металлических заготовок. Она не требует использования проволоки или флюса. На рынке представлено оборудование для ручной или автоматической сварки, что дает потребителю возможность выбрать наиболее подходящий вариант. Простота использования - еще один несомненный плюс, делающий технологию доступной даже для начинающих сварщиков.

Все об аппаратах точечной сварки

Сварочные работы очень часто требуется проводить не только в промышленности, но и в бытовых условиях. В последнем случае наиболее распространенным типом сварки будет точечная или контактная. Она позволяет довольно быстро создавать надежное соединение различных металлических деталей. Причем какими-то серьезными навыками сварщика и не требуется обладать.

Важным преимуществом здесь будет и применяемое оборудование – аппарат точечной сварки. Учитывая его высокую стоимость, его можно создать даже собственноручно. В данной статье рассмотрим все об аппаратах точечной сварки.

Особенности

Если говорить о сути работы рассматриваемого приспособления, то он заключается в нагреве поверхностей из металла до температуры его плавления благодаря пропуску через него высокоточного импульса в течение короткого периода времени. Длительность подобного токового импульса обычно составляет от 1 сотой до 1 десятой секунды. Такой разброс по времени обусловлен характеристиками металла, с которым требуется работать. Под воздействием тока происходит нагревание и последующее расплавление поверхностей, а между ними происходит формирование жидкого ядра.

Пока не произойдет его застывание, поверхности требуется удерживать под давлением. Когда ядро кристаллизируется, происходит сцепление 2 поверхностей. А если говорить непосредственно о работе подобного приспособления, то она основана на том, что цепь конденсаторов заряжается небольшим зарядом тока, потом происходит их разрядка. Импульсной силы хватает для обеспечения требуемого рабочего режима.

Сферы применения

Если говорить о сферах применения точечной сварки, то в первую очередь ее используют для изготовления конструкций из разных сплавов, а также металлов. Например, создают различные конструкции из арматуры. Такая технология отличается крепостью соединения, что получается, скоростью и экологичностью. Она крайне востребована в автопромышленности. Ее часто применяют для работ с автокузовом и при выравнивании вмятин. Кроме того, она широко применяется в судо- и самолетостроении.

Высока ее востребованность и в создании радиоэлектронных устройств. Ее также используют для производства различного рода аккумуляторов. Например, ни одна модель литиевых батарей, что устанавливается в ноутбуках, не обходится без применения контактной сварки одностороннего типа. Подобный вариант сварки еще используют при создании разных ювелирных украшений. Не менее он востребован и в производстве различных товаров.

Например, очень часто с его помощью производятся изделия из нержавейки, различных вариаций стали и иных металлов.

Обзор видов

Если говорить о типах рассматриваемых устройств, то следует сказать, что различные устройства могут выдавать ток различной частоты и разнообразный по своей природе.

Обычно технику для сварки разделяют на 4 категории:

на токе переменного характера;
сваривание при помощи постоянного тока;
применение моделей конденсаторного типа;
сварка при низкой частоте.

Есть немало многоточечных устройств для сваривания сеток в производственных условиях. Особенностью такой техники будет проведение сварки одномоментно в ряде мест. То есть, как можно увидеть, существует немало видов устройств. Но наиболее популярными являются модели, что работают на токе переменного типа. Они обычно являют собой трансформаторы, обладающие парой электродов в обмотке вторичного типа. Материалом для них обычно выступает медь. Изделия размещаются между ними, что при помощи специального приспособления прижимают одна к другой.

В обмотке первичного типа располагается модуль тиристорного типа, через который напряжение в 220 либо 380 вольт идет на обмотку. Подавая электричество на тиристорную модель управляющего типа, можно получить требуемую длительность тока.

По мере изменения угла открытия тиристора, можно настроить форму сигнала, что идет на обмотку вторичного характера.

А также популярны модели, что работают на конденсаторах. Обычно они состоят из следующих элементов:

связка конденсаторных зарядов;
большая батарея емкостей;
устройство управления;
электроды с прижимом для заготовок; если говорить проще, то это модель с клещами.

Тут основой работы устройства будет достаточно долгое накопление электрического заряда на конденсаторных обкладках и резкое его выбрасывание при создании короткого замыкания искусственного характера через контактную точку. Такой аккумуляторный прибор позволяет применять оборудование с меньшей мощностью по сравнению со сварочными аппаратами иных типов. Поскольку емкость батареи является постоянной, получается номинированное энерговыделение на 1 импульс сварочного типа, что предоставляет возможность получения стабильного результата вне зависимости от того, как меняется сетевое напряжение и иные параметры сети.

Подобная сварка проводится в течение миллисекунд, что сопровождается большим выделением энергии в маленькой контактной области.

Нюансы выбора

Чтобы выбрать хороший аппарат для сваривания рассматриваемого типа, следует обратить внимание на 7 факторов, которые будут важны. Хотя существуют и иные характеристики, которые в определенных эксплуатационных условиях, могут сыграть серьезную роль. Итак, рассмотрим основные факторы.

Тип устройства. По данному критерию они могут быть переносными и стационарными. Переносной или ручной прибор обычно имеет небольшие габариты и массу до 16 килограммов. А стационарные модели применяются на производствах для создания изделий, что могут удерживаться в руках оператором. Такие устройства имеют большие габариты, а их масса может достигать 100 килограммов.
Режим воздействия. По этому критерию они бывают с односторонней и двухсторонней сваркой. Первый характерен для устройств, которые еще называют споттерами. Они обычно имеют специальный пистолет со штангой и обратным молотком, на кончике которого присутствует электрод в виде звезды треугольного типа, выполненный из меди. Такой режим применяется для больших вещей или при необходимости воздействия сварки на большой участок материала. А двухсторонний тип используется для сварки металла листового типа внахлест. Отличительной чертой таких моделей является наличие клещей.
Режим работы. Он может быть мягким и жестким, что зависит от электрического тока. При первом режиме плотность тока невелика, а продолжительность сварочного цикла будет составлять до 5 секунд. Во втором, ток имеет большую плотность, а длительность цикла составляет не более полутора секунды.
Максимальная величина сварочного тока. От данного аспекта зависят возможности, которые будет иметь сварочное оборудование. Ток в 3000 ампер дает возможность соединять вещи с сечением до 3 мм. Модели с 6000 ампер позволяют проводить соединение материалов до 4–5 миллиметров, а промышленные устройства на 10000–16000 ампер позволяют производить соединение заготовок до 9 миллиметров.
Максимальная толщина листов, что могут быть сварены. Этот параметр характеризует, какое наибольшее сечение может сварить устройство. При игнорировании этого показателя падает качество соединения. Параметр могут отображать на устройстве как общий, так и делать на 2 части. Если используется промышленная техника, то некоторые модели могут варить сразу 3 листа стали, в таком случае параметр может делиться на 3 части.
Напряжение для подключения. Чтобы подключить рассматриваемую категорию устройств к электрической сети, требуется либо 1-фазное напряжение 220 Вольт, либо 3-фазное – 380 Вольт. Обычно данная информация отражена в инструкции к конкретной модели аппарата. Ее наличие позволяет понять, где устройство можно использовать и можно ли включать его в простую бытовую сеть.
Метод управления. Наиболее дешевые модели, что представлены на рынке, имеют ручной режим управления. Обычно в таких моделях даже нельзя уменьшить силу тока. Устройства с управлением микропроцессорного типа проводят работу практически без вмешательства человека. Оператору только требуется указать тип соединения, что выполняется, а также толщину изделия. Остальное аппарат сделает самостоятельно.

Если говорить о дополнительных характеристиках, то при необходимости применять аппарат продолжительное время, следует посмотреть на вид его охлаждения.

Тут лучше будет отдать предпочтение моделям с водяным механизмом и радиатором. Они осуществляют ускоренный отвод тепла и обладают более длительным ресурсом работы.

Как сделать своими руками?

Как упоминалось, устройство подобного типа стоит дорого. И часто многие люди просто предпочитают использовать самодельный прибор такого типа. Существует масса возможностей сделать его самостоятельно. Наиболее распространенные варианты – переделка из инверторного сварочного аппарата, а также его создание из обычной СВЧ-печи. Рассмотрим один из способов создания такого устройства собственноручно.

Инструменты и материалы

Если говорить, что для этого нужно, то потребуется иметь под рукой следующие инструменты и материалы:

трансформатор переменного тока с напряжением вторичной обмотки от 15 до 25 вольт;
4 конденсатора, например, 2200 мкФ; их модель может варьироваться, ведь все будет зависеть от мощности, что потребуется получить;
кнопка;
кабели и провода;
проволока из меди;
диодная сборка для выпрямления; при желании можно использовать 1 диод для полуволнового выпрямления;
паяльник.

Потребуется еще схема предполагаемого устройства. Его работа будет проста – при нажатии на клавишу, что будет смонтирована на сварочной вилке, будет запускаться конденсаторная зарядка до 30 вольт. Потом на сварочной вилке формируется потенциал, ведь конденсаторы подключены параллельно вилке. Чтобы произвести сварку металлов, следует соединить их и прижать вилкой. Когда контакты замыкаются, формируется короткое замыкание, благодаря чему появляются искры и происходит сваривание металлов.

Изготовление

Сначала следует спаять конденсаторы, после чего потребуется сделать сварочную вилку. Тут следует взять 2 куска медной проволоки потолще. Теперь припаиваем их к проводам, а места пайки следует хорошо заизолировать при помощи изоленты. Для корпуса вилки можно взять трубку из алюминия с пластиковой заглушкой, откуда будут выходить сварочные выводы. Чтобы они не проваливались, потребуется посадить их на клеевой состав.

На клей следует посадить заглушку. Теперь потребуется припаять провода к клавише и приложить ее к вилке. Теперь все требуется обмотать изолентой. То есть, получается, что к сварочной вилке у нас будут идти 4 кабеля, из которых 2 будут предназначены для сварочных электродов, а еще 2 – для клавиши.

Теперь остается собрать устройство, осуществить припаивание вилки и клавиши включения. После того как этого было сделано, остается проверить работоспособность полученного устройства. Для этого следует включить его и нажать на клавишу зарядки, после чего должно начаться заряжание конденсаторов. Теперь требуется измерить напряжение на них. Оно должно быть где-то около 30 вольт. Пробуем произвести сварку металлов. Если все прошло хорошо, то на этом аппарат точечной сварки будет готов.

В следующем видео вас ждет подробный обзор аппарата точечной сварки FUBAG TS 3800.

Точечная сварка: описание технологии контактной точечной сварки (как варить), обозначение на чертеже по ГОСТ + где применяется

Контактная сварка

Технология контактной сварки известна уже давно. В настоящее время она незаменима в строительстве самолетов, автомобилей, судов, сельскохозяйственной и другой техники. Метод имеет особенности, которые заинтересуют не только специалистов.

Контактная сварка активно используется и в быту, и на производстве. Оборудование предназначено для соединения металлических заготовок под воздействием давления при высокой температуре. Результатом является прочное соединение металлических деталей и ровная поверхность готовой конструкции. Технология отлично показала себя при сваривании тонкостенных, листовых и прочих однотипных материалов.

Контактная сварка – это технологический процесс соединения металлических заготовок посредство воздействия высокой температуры и давления. Нагрев достигается за счет сопротивления материалов электрическому току, который проходит через них, а давление обеспечивают специальные механизмы. Применяется технология преимущественно в промышленности и серийном производстве продукции.

Немного истории

Первый случай использования контактной сварки был зафиксирован документально. Это в 1856 году сделал Уильям Томсон – английский физик. Независимо от его исследований другой ученый – американец Элиу Томсон разработал и внедрил на производстве стыковую сварку. В это же время и в том же году известный российский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил варианты точечного и шовного сваривания металлических заготовок.

Для практической реализации технологии в то время использовались специальные клещи, имеющие в своей конструкции угольные электроды. К ним подавался электрический ток. Далее заготовки в виде двух металлических пластин укладывались одна поверх другой и прижимались клещами. Проходящий через заготовки ток был достаточно большой силы, чтобы нагреть обе пластинки до нужной температуры, при которой образуются сварные точки.

Элиу Томсон после ряда удачных экспериментов и получения стабильного результата в 1886 году обратился за получением патента на контактную сварку. Это был инновационный способ соединения металлов при помощи электричества. Его описание уточняло, что «металлические предметы должны соприкасаться теми местами, которые предполагается сваривать. Через них проходит огромной силы ток – до 200 тысяч ампер. При этом его величина напряжения составляет всего лишь 1-2 вольта. В месте соприкосновения металл греется сильнее из-за высокого сопротивления. В это время заготовки нужно сжимать и место сварки часто ковать. После остывания заготовки будут хорошо сваренными.» Данный метод в то время называли «безогненной сваркой» или электрической ковкой».

Практическое применение технологии нашлось сразу же. Она была задействована для соединения проводов телеграфной связи. Но это было только начало продвижения. Элиу Томсон продолжал исследования, комбинируя гидравлические системы сжатия и воздействие электрического тока на соединяемые заготовки. Благодаря этому вскоре технология стала использоваться в авиастроении, в частности, для производства самолетных двигателей.

В 1928 году компания Stout Metal Airplane впервые задействовала оборудование точечной сварки на конвейере по обработке дюралюминия. А уже в тридцатых годах прошлого столетия в Соединенных Штатах были проведены первые испытания в области контактной сварки деталей из легкоплавких материалов, а также их сплавов. методы работы в дальнейшем применялись известными авиастроительными компаниями – Douglas, Boeing и Sikorsky Aircraft.

Оборудование и технология контактной сварки

Подготовка поверхности

Существуют различные методы предварительной обработки поверхности заготовок. Полный набор состоит из таких манипуляций: удаление оксидных или других видов пленок, обезжиривание, нейтрализация среды, пассивирование, промывка, сушка и контроль состояния. Предварительная подготовка рабочей поверхности имеет большое влияние на конечное качество сварного соединения. Поэтому важно соблюдать следующие требования:

поверхность соединяемых заготовок должна быть ровной, а плоскости совпадать по всей площади;
в соединении двух деталей рабочими поверхностями должно обеспечиваться одинаковое сопротивление;
цепь электрод-деталь должна обладать наименее возможным для материала сопротивлением.

Машины для контактной сварки

В работе применяются специальные контактные сварочные машины. Они бывают стационарными, подвесными или передвижными. По назначению – универсальными или специализированными. В зависимости от вида тока, протекаемого в сварочном контуре, аппараты делятся на два класса – постоянного и переменного тока. Также они отличаются способом сварки – точечная, рельефная, шовная или стыковая.

Для уменьшения сварочного тока сварочные машины комплектуются трансформаторами, которые понижают напряжение до уровня 1-15 вольт в сети. Используются электроды, выполненные из медного сплава. Мощность оборудование варьируется в диапазоне от 0,5 до 500 кВА, а усилие сжатия - 1-1000 кгс. Прижим обеспечивается за счет пружинного механизма или пневматического привода.

Независимо от уровня и предназначения машина для контактной сварки имеет несколько обязательных блоков: пневматической или гидравлической системы, контура охлаждения, механической и электрической части. Основные блоки, в свою очередь, делятся на несколько составляющих. Так, электрическая часть включает сварочный трансформатор, регулятора цикла сварки, прерывателя цепи. Регулятор обеспечивает последовательность выполнения манипуляций, своевременное начало и окончание как всего цикла, так и его отдельных операций.

Механическая часть включает разны элементы в зависимости от типа установки. Так, точечные машины имеют только привод сжатия, тогда как шовные, помимо этого, включают и привод вращения роликов. Стыковой сварной аппарат комплектуется приводом зажатия и осадки свариваемых заготовок.

В состав пневмогидравлической системы входят лубрикаторы для смазки подвижных механизмов и фильтры, вместе составляющие группу предварительной подготовки. Есть элементы регулирования – клапаны, манометры, редукторы, а также узлы подвода воздуха – штуцера, клапаны, краны и вентили.

Система водяного охлаждения состоит из нескольких элементов. В нее входят штуцера приемной и разводящей гребенки, полости водяного контура в трансформаторе и вторичной обмотке; реле, вентили и шланги.

Стыковые машины включаются кнопками на щитке управления, а точечные и шовные – при помощи педали. Помимо этого, предусмотрены элементы контроля над сжатием электродов, подачей и отключением тока, работой регулятора сварочного цикла, вращением роликов, зажиганием деталей.

Электроды для контактной сварки

Электроды замыкают вторичный контур сварки, что приводит к повышению температуры и свариванию заготовок. Перемещение деталей при шовной сварке происходит при участии прижимных роликов. Они помимо этого, необходимы для того, чтобы прижимать соединяемые поверхности, удерживать их в процессе нагрева и усадки.

При контакте электроды сильно нагреваются и достаточно быстро изнашиваются. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в плане устойчивости к высоким температурам и сопротивляемости на сжатие, которое достигает 5 кг на квадратный миллиметр. Производятся расходные материалы из бронзы и меди. форма электродов подбирается максимально близкой к рельефу поверхности заготовок, которые свариваются. Для аппаратов шовного типа они производятся в виде дисков.

Дефекты и контроль качества

Насколько прочным получится соединение, выполненное контактной сваркой, во многом определяется качеством подготовительных работ и выбором режима работы. Основной показатель шовной и точечной сварки – размер ядра соединения. Этот показатель должен находиться в пределах трех толщин самого тонкого свариваемого листа. Заготовка должна плавиться на не менее чем на 20 и не более чем на 80% своей толщины. В случае нарушения этих параметров образуется брак – непровар металла в первом случае и его прожиг – во втором.

Контроль над качеством сварного соединения осуществляется визуальным осмотром или с помощью специальных технических средств из списка неразрушающего контроля. Технический способ определения брака чаще всего необходим для обнаружения непроваров, которые при первичном осмотре определить очень сложно. Наиболее эффективна ультразвуковая диагностика. При однородном и качественном сварном соединении ультразвуковые излучения не отражаются и не слабеют.

При необходимости применяются и разрушающие методы определения брака. Они применяются выборочно. В контрольных образцах измеряется диаметр литого ядра, полученного с помощью точечной или шовной сварки.

Виды контактной сварки

Точечная

Сварочный процесс характеризуется тем, что соединяемые детали могут привариваться одновременно не только в одной, но и в нескольких точках. Прочность соединения определяется структурой и диаметром точки. Эти показали напрямую зависят от размера электрода, формы его контактирующей поверхности; состояния заготовок, прилагаемого усилия на сжатие, силы тока и времени его воздействия на металл.

При помощи аппаратов точечной сварки реально за одну минуту создавать до шестисот сварных соединений. Технология наиболее эффективна для соединения тонких листовых деталей. Применяется она для сваривания заготовок со стенками толщиной до 20 мм. Метод широкой используется в создании разной техники. Он востребован в самолетостроении, производстве и ремонте автомобилей; судостроении и изготовлении сельскохозяйственной техники. Часто используется и в других отраслях, в частности в строительстве.

Рельефная

Подобно точечной технология предполагает возможность одновременного соединения заготовок в нескольких местах. Отличается наличием специально подготовленных рельефных выступов. Прочность контакта во многом определяется формой заготовок в месте их соединения. Форма электрода при этом не влияет на конечный результат. Рельеф заготовок подготавливается заранее с помощью прессовальной техники или иным способом. Он может формироваться как на одной, так и на обеих деталях.

В автомобилестроении рельефная сварка применяется для установки кронштейнов. Самый простой пример – это крепления скоб к автомобильному капоту. Другой наглядный вариант использования технологии – установка петель на двери. В радиотехнической промышленности метод сварки востребован для крепления проводки к тонким элементам деталей схемы.

Шовная

Соединение заготовок выполняется при помощи шва, состоящего из нужного количества литых участков или сварных точек. Для получения герметичного шва сварочные соединения располагаются максимально близко. Шовная сварка точно так же представляет собой большое количество сварных точек, которые частично перекрывают дуг друга.

Выполняется операция на специальных станках для шовной сварки, оснащенными дисковыми электродами-роликами, которые вращаются. Не менее важная их задача заключается в том, чтобы прокатывать и прижимать свариваемые поверхности. Для таких работ подходят листы толщиной 0,2-3 мм. Применяется технология в производстве разного рода герметичных резервуаров.

Стыковая

Заготовки соединяются по всей плоскости их соприкосновения под воздействием высокой температуры, вызывающей плавление кромок. Способ выполнения стыковой сварки выбирается в зависимости от ряда показателей – марки металла, требований по качеству сварного соединения, площади сечения соприкасаемых поверхностей. Существует несколько методов, любым из которых можно выполнить работы: оплавлением с подогревом, постоянным оплавлением без перерывов, сопротивлением.

Последний способ используется для соединения заготовок с площадью сечения до 200 квадратных миллиметров. На практике оно востребован для соединения стержней, проволоки и труб малого сечения, изготовленных из низкоуглеродистой стали.

Сварка оплавлением подходит для работы с заготовками сечением до 100000 мм кв. В эту категорию материалов попадают магистральные трубопроводы, стыки металлоконструкций из профиля, арматура для строительного бетона и множество других конструктивных элементов. Технология востребована в создании железнодорожных безстыковых путей, любых других длинномерных конструкций из разных материалов. в кораблестроении с ее помощью создаются якорные цепи; теплообменники для судов-рефрижераторов. Если необходимо восстановить целостность режущего или сверлильного инструмента, то данный метод сварки подходит как нельзя лучше.

Другие процессы

К разновидности контактной относится импульсная сварка. Дуга горит постоянно, даже в промежутках между импульсами тока, не оказывая при этом сколь-нибудь существенного влияния на глубину плавления материала. Основной сварочный ток дополняется импульсами, обеспечивающими глубокое и качественное соединение металлических заготовок. Помимо одинарного разработан также метод двойного модулированного импульса тока. Благодаря модуляции можно управлять формой импульсов, что необходимо для мелкокапельного переноса металла при сварке.

Одним из достоинств импульсной сварки является стабильное горение дуги, маловероятно образования кратеров в точках сварки, участки перекрытия в сварном шве минимальны. Импульсная сварка используется для соединения различных марок стали, цветных металлов, включая медные, алюминиевые, никелевые сплавы, а также титана. Толщина заготовок может варьироваться в диапазоне от 1 до 50 миллиметров.

Преимущества и недостатки

Контактная сварка часто используется для соединения нержавеющей стали и других металлов, в том числе цветных. Широкое распространение технологии в разных областях хозяйствования обусловлена большим перечнем достоинств:

Тем не менее существует ряд недостатков, которые необходимо учитывать при работе с контактной точечной сваркой:

оборудование стоит немалых денег и назвать его массовым нельзя;
требуется высокая сила тока – свыше 1000 ампер. Это значит, что необходимо подключаться к мощным линиям энергоснабжения;
герметичность швов, выполненных контактным способом, не такая высокая, как у соединений, сделанных электродами;
необходимо внимательно следить за напряжением. Оно не должно быть высоким.

Обозначение на чертежах

В некоторых случаях для выполнения работы может понадобиться чертеж либо другие графические материалы. Они должны передать специалисту информацию о важных критериях и основных параметрах будущего соединения. Пример такой схемы:

Из нее опытный сварщик сразу может выделить несколько явных моментов:

видимый шов обозначается сплошной линией;
штрих-пунктир обозначает невидимое сварное соединение;
знаком плюс маркируется видимая сварная точка;
невидимые сварные точки на схеме не обозначаются.

Контактная точечная сварка чаще всего востребована на производственных участках. Технология позволяет быстро создавать прочные сварные соединения. Она широко используется в судо-, самолето- и машиностроении. Способ подходит для работы с металлами разного состава, в том числе и с нержавейкой. Он характеризуется высокой безопасностью и экологичностью. Но перед началом работ необходимо определиться с оптимальной силой тока и убедиться, что подводящие линии энергоснабжения смогут обеспечить нужные параметры.

Читайте также: