Сварка точечная для оцинковки

Обновлено: 19.05.2024

Рассмотрены вопросы стабилизации качества точечной сварки за счет автоматической корректировки режимов при серийном производстве изделий из листовых материалов с различными типами гальванических покрытий на основе цинка.

В последние годы происходит интенсивное внедрение в промышленности листового металлопроката с защитными покрытиями различных типов. В автомобилестроении и металлообработке листовая сталь с металлическими покрытиями используется, в основном, для изготовления автомобильных кузовов, компонентов шасси, корпусных и рамных конструкций. Изготовление этих конструкций часто требует использования методов контактной сварки сопротивлением для автоматизации или роботизации процессов сварки.

Исследования, проведенные до настоящего времени в различных научно- исследовательских центрах, включая Instytut Spawalnictwa, выявили закономерности сварки деталей с покрытиями, что позволило внедрить методику контактной сварки сопротивлением при монтаже элементов ответственных конструкций.

В настоящее время в промышленном производстве контактной сваркой сопротивлением свариваются детали, оцинкованные холодным и горячим методами. При этом металл покрыт тонкими однородными слоями с высокой прочностью сцепления с основным материалом и пассивированным поверхностным слоем.

В связи с тем, что основной потребитель оцинкованного листового металлопроката — автомобилестроение, проведено много испытаний и исследований с точки зрения применения его для изготовления коррозионностойких сварных автомобильных кузовов. Учитывая необходимость использования оцинкованных листов в автомобилестроении, следует принимать во внимание, что цинково- никелевые покрытия с дополнительным органическим слоем (например, с повышенным содержанием Si0₂) являются наиболее предпочтительными. Среди новейших разработок имеются листы с органическими покрытиями, показанные на Рис.1. Листы, покрытые органическим поверхностным слоем, содержащим молекулы цинка, с трудом поддаются сварке, при использовании же покрытия тонким органическим слоем (приблизительно 1 мкм) на хромистой основе (Рис. 1а) значительно повышает свариваемость.

Металлические пластины с защитными покрытиями и дополнительными органическими слоями (а- легко поддающаяся сварке пластина, б — трудносвариваемая пластина).

При большом количестве сварных точек увеличение диаметра рабочей поверхности электрода становится существенным фактором ухудшения качества сварного шва. При этом наблюдается снижение плотности сварочного тока, что, в свою очередь, снижает тепловложения в зоне сварки. С другой стороны, при этом снижается усилие сжатия электрода, что требует увеличения тока сварки и, следовательно, приводит к повышенным тепловложения в зоне контакта “электрод-пластина”.

Постоянное налипание материала покрытий и продуктов их окисления на торец электрода при увеличении его площади оказывает дополнительный существенный эффект на тепловую энергию, выделяющуюся в зоне контакта “электрод-пластина”, а также на качество и повторяемость процесса сварки. Считается, что обычно эти изменения состояния рабочей поверхности электрода и его формы приводят к уменьшению литого ядра сварной точки и к изменению ее строения.

Все эти факторы сварки зависят, в основном, от материала электродов и формы его рабочей поверхности, а также, в определенной степени, от материала покрытия. Тип покрытия металла определяет состояние рабочей поверхности электрода, его деформацию и загрязнение материалом покрытия и продуктами сгорания.

Серийная точечная сварка стали, покрытой тонкими металлическими покрытиями

Учитывая комплексный характер проблем сварки сопротивлением пластин, покрытых металлическими покрытиями, процесс их точечной сварки может считаться приемлемым при условии успешного внедрения в серийном производстве. Начальные режимы сварки могут быть выбраны на основе рекомендаций или номограмм, имеющихся в технической литературе, в которых учтены толщина

свариваемых пластин, форма и размеры электродов. При этом с учетом влияния износа рабочей поверхности электрода, контактирующей с материалом покрытия в течение длительного процесса сварки, корректировка параметров режима сварки при выполнении серии точек является крайне необходимой.

В автоматизированных сварочных постах этап очистки и корректировки формы электрода после выполнения 100 — 200 точек может программироваться в рабочем цикле при зачистке специальными фрезами с пневматическим приводом. Стабильность режима сварки в ручных операциях трудноуправляема. В промышленной практике наиболее эффективное решение — корректировка значения сварочного тока, если в процессе сварки используются точечные машины, оборудованные современными системами управления.

Изготовители сварочных машин и систем управления предлагают оборудование с контролем стабилизации значения сварочного тока и возможности его корректировки в сварочном цикле, что необходимо для выполнения точек требуемого качества.

Функциональное качество сварных соединений всегда являлось превалирующим аспектом в оценке совершенства принятой технологии сварки. В случае точечной сварки металлических покрытых пластин, таким критерием является получение требуемого качества сварной точки для каждой серии, с точки зрения как прочности точки, так и ее строения. В пределах одной серии сварные точки могут иметь различное строение. Поперечные разрезы сварных точек, полученных при сварке на переменном токе, показаны на рис. 2-4. Основная проблема заключается в том, чтобы скорректировать значения сварочного тока таким образом, чтобы точки имели надлежащие размеры и строение, типа А — как на Рис. 2, на протяжении всей серии. Очень опасно изменение размеров и строение швов в течение цикла. Могут образовываться швы типа В — с литым ядром меньшего диаметра — или типа С и D — с кольцевой структурой ядра (С — если область непровара мала). Если рабочие концы электрода сильно загрязнены, могут появляться точки типа Е, т.е. без образования литого ядра.

Правильно выполненная сварная точка с получением строения и размеров литого ядра типа А — Травление: Nital. X 25 Сварная точка типа D с кольцевым ядром и большой центральной областью без провара. Травление: Nital х 25 Сварная точка типа Е, полученная без образования литого ядра. Травление: Nital х 25

Корректировка значений сварочного тока будет зависеть от вида и толщины свариваемых пластин, а также от размеров электрода, типа сварочной машины (на переменном или постоянном токе инверторного типа) и многих других факторов. В алгоритме изменения сварочного тока в течение цикла, разработанного в Instytut Spawalnictwa, приняты дополнительно во внимание такие факторы, как скорость охлаждения электрода и твердость его материала:

где: I_о — первоначальное значение сварочного тока [А]; I_в — значение сварочного тока для n-шва [А]; а — скорость охлаждения электрода; g — толщина пластины [мм]; Т — твердость электрода [твердость по Виккерсу, 30]; R — радиус рабочего торца электрода [мм]; n — количество свариваемых точек; А — константа.

Схема изменений сварочного тока при серийной точечной сварке с использованием вышеупомянутого алгоритма показано на Рис. 5. Все точки в серии имеют гарантированные размеры (диаметр сварной точки больше 5Vg [мм]). Строение сварной точки правильное, с образованием литого ядра сферической формы. Механические свойства сварных соединений также постоянны для всей серии.

При увеличении значения сварочного тока на 30 %, можно определить конечное число точек на основе алгоритма изменений значения сварочного тока:

В определенных условиях корректировка значений сварочного тока может быть проведена более тщательно. В таблице 1 приведены результаты серийной точечной сварки пластин с покрытиями типа Solplex. Сварка проводилась с использованием сварочной машины на переменном и постоянном (от источника питания инверторного типа) токе с автоматической корректировкой его значения. Видно, что проведение сварки с использованием сварочных машин с источниками питания инверторного типа позволяет значительно повысить количество бездефектных точек по сравнению с использованием машин на переменном токе.

Пример технологии сварки, при которой стабилизация сварочного тока и корректировка его величины рассчитываются по алгоритму В = Io + s.

Серийная точечная сварка может проводиться также на основе другого алгоритма изменений значений сварочного тока. Некоторые автомобилестроительные компании предлагают выполнение сварных точек с такой корректировкой значения сварочного тока, при которой в 30 % случаев происходит выплеск металла. Это вызвано слишком высоким сварочным током относительно его оптимальных значений. Предполагается, что такой способ сварки гарантирует получение швов с достаточно большими сварными точками. Пример такой технологии сварки показан на рис. 6. Однако, этот процесс может применяться в серийном производстве только тогда, когда сварочные посты оборудованы системами регистрации динамического сопротивления области сварки и корректировки значения сварочного тока, обеспечивающих возможность его изменения в зависимости от количества сварных точек, и, дополнительно, в соответствии с уменьшением электрического сопротивления во время сварки n-ой точки.

Пример технологии сварки, при которой происходит управление стабилизацией сварочного тока и условиями формирования грата.

Результаты серийной точечной сварки пластин, с покрытиями тина Solplex, с автоматической корректировкой сварочного тока

Точечная сварка пластин с металлическими покрытиями толщиной более 15 мкм

Точечная сварка пластин с толстыми цинковыми покрытиями сложна, особенно при проведении серийной сварки. Толстые цинковые покрытия наносятся методом погружения; допуск толщины слоя — несколько микрометров и даже больше. Величина расхода электродного материала, которую для таких процессов трудно рассчитать и, как следствие, скорректировать, в основном за счет увеличения сварочного тока, приобретает в этом случае существенное значение.

В то время, как в мелкосерийном производстве поддержание стабильности режима процесса может быть осуществлено непрерывной очисткой рабочей поверхности электрода для сохранения его размеров, в крупносерийном производстве такая обработка дорогостояща и не обеспечивает качества сварки.

В Instytut Spawalnictwa в Gliwice была разработана специальная программа для точечной сварки материалов этого вида.

Схема трехступенчатой программы для серийной точечной сварки пластин с толстыми оцинкованными покрытиями приводится на рисунке ниже.

Схема трехступенчатой программы точечной сварки

Этап 1 . Удаление цинкового покрытия из центральной контактной поверхности (Относительно высокое значение давления Р, и низкий сварочный ток I₁,)

Этан 2. Охлаждение области соединения, защита контактной поверхности от окисления атмосферным воздухом (низкое значение давления Р₂, отсутствие сварочного тока I₂ = 0).

Этап 3. Формирование правильного строения литого ядра при непрерывном контроле параметров сварки (параметры — как в случае сварки пластин без покрытия) I₃ = стабилизация и контроль; Р₃ — контроль.

На первом этапе программы сварки материал покрытия удален из центральной контактной области, а рабочие поверхности электрода пригнаны к поверхности пластины без повреждения покрытия. Электрическое сопротивление центральной контактной поверхности увеличено, в то время как сопротивление контактов «пластина- электрод» уменьшено. Этот эффект достигнут в результате применения повышенного усилия сжатия электрода при относительно низком электрическом токе.

На втором этапе программы, во время охлаждения металла в зоне сварки, происходит остывание расплавленного кольцевого материала покрытия, защищающего центральную область контакта от атмосферного воздуха, в то время, как происходит дальнейшее увеличение электрического сопротивления центральной области, что благоприятно с точки зрения образования правильного строения сварной точки.

На третьем этапе формируется литое ядро. Благодаря условиям, обеспеченным на первом и втором этапах, параметры сварки на третьем этапе (ток, усилие сжатия и время) приближаются к оптимальным параметрам сварки пластин без покрытия.

Использование трехступенчатой программы сварки пластин с толстыми цинковыми покрытиями позволяет:

• Избежать разрушения структуры металла покрытий и, следовательно, обечпечить хорошую коррозионную стойкость и безупречный внешний вид соединений. Не требуется какая-либо дополнительная защита поверхности шва, например окрашиванием.
• Минимизировать кавитацию на поверхности контакта “электрод-пластина”, и, следовательно, обеспечить возможность применения для изготовления электрод широкой номенклатуры материалов класса А₂, в том числе с волокнистой структурой.
• Снижение загрязнения рабочей поверхности электрода цинком и его соединениями, а также хорошая гладкость их поверхности обеспечивают наиболее высокий срок службы электрода при использовании твердых материалов (более чем 150 НВ).
• Корректировать параметры сварки согласно установленному алгоритму и проводить механизацию и автоматизацию сварки деталей с такими покрытиями за счет стабильности режима сварки.
• Получать сварные точки высочайшего качества без грата и с минимальным нагревом покрытий в местах контакта с электродами, что существенно уменьшает неблагоприятное воздействие цинка и его соединений на окружающую среду.

Современное развитие методов сварки позволяет внедрить новые технологии сварки деталей с толстыми цинковыми покрытиями в серийном производстве, что на практике приносит реальные технические, экономические, организационные и экологические выгоды.

Сварка оцинкованной стали

В целях повышения долговечности эту сталь применяют довольно широко в автомобилестроении и т. п. Цинк предохраняет поверхность стали от электрохимической коррозии на длительное время. Эта сталь достаточно хорошо штампуется, сваривается и окрашивается. Цинковое покрытие считается в условиях эксплуатации автомобиля более долговечным, чем многослойные лакокрасочные покрытия. В целях защиты от коррозии из такой стали изготовляют только наиболее уязвимые детали кузова автомобиля. Например, в США в среднем на один автомобиль расходуется до 90 кг горячеоцинкованной и 9 кг стали с гальваническим покрытием.

Для цинкования часто используют холоднокатаную низкоуглеродистую сталь 08кп, широко применяемую в штампо-сварных конструкциях. Покрытие можно наносить горячим способом (окунанием) или в гальванических ваннах. Первый считается более производительным и дешевым, последний дает более равномерный слой, что благоприятнее для сварки. Горячим цинкованием изготовляют основную массу оцинкованного металла.

Технология цинкования должна исключать образования интерметаллидов железа с цинком, так как эти соединения делают металл менее пластичным и непригодным для штамповки. При сварке металла возможны трещины. На снижение пластичности влияет образование неравновесных структур при отжиге и цинковании, а также возможно появление водородной хрупкости.

В зависимости от назначения применяют легкие, средние и тяжелые покрытия, различающиеся толщиной, задаваемой массой покрытия на единицу площади. В легких покрытиях масса цинка на 1 м 2 составляет 120—275 г, средних 245—410 г и тяжелых 390—685 г при средней толщине покрытия соответственно 14,21 и 30 мкм.

В целях снижения расхода цинка и улучшения свариваемости применяют стали с односторонним покрытием или двусторонним, но разной толщины. Например, специально для автомобилестроения разработано дифференцированное покрытие с толщиной слоя цинка на лицевой стороне 2,5—6 мкм, а на стороне, более подверженной коррозии, 20—25 мкм. Толщина покрытия влияет на свариваемость. С увеличением его толщины свариваемость ухудшается, требуются увеличение сварочного тока, изменение цикла сварки, более частая зачистка рабочих поверхностей электродов.

Оцинкованная сталь должна поступать с чистой поверхностью, свободной от масла, грязи и остатков смазки, применяемой при штамповке. Появление на поверхности стали (при ее длительном хранении в условиях повышенной влажности и температуры) окислов цинка (белый налет) препятствует сварке, и их следует удалять.

Сварка оцинкованной стали не требует применения специального оборудования. В связи с более низким контактным сопротивлением, вызванным увеличением площади контакта в месте сварки, необходимо повышение силы сварочного тока. Чем толще цинковое покрытие, тем меньше сопротивление в месте сварки, тем требуется большее повышение силы тока.

Интенсивное увеличение диаметра контактных площадок замедляет повышение температуры центрального столбика металла и вызывает более позднее формирование литого ядра. По мнению исследователей, это приводит при сварке сталей с покрытиями к значительно большему разбросу значений диаметра литого ядра и нагрузки на срез, так как ядро формируется за более короткое время.

В табл. 7 приведены режимы сварки для стали, имеющей среднее гальваническое покрытие. По сравнению с жесткими режимами (см. табл. 3, режим А), для сварки непокрытых сталей в этих режимах увеличены усилие на электродах до 40%, продолжительность импульса сварочного тока до 90% и сила сварочного тока до 20%. Одновременно в этих же соединениях увеличивается и разрушающее усилие частично благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг ядра. Эти же режимы сварки применяют при отношении толщин не более 1:2.

Таблица 7. Режимы точечной сварки оцинкованной низкоуглеродистой стали

Толщина каждой детали, мм	Диаметр контактной поверхности электрода, мм	Усилие на электродах, кгс	Продолжительность импульса сварочного тока, с	Сила сварочного тока, кА	Диаметр литого ядра, мм	Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс
0,8	4,0	215	0,22	10,5	4,3	420
0,9	4,5	250	0,24	11,0	4,6	500
1.0	5,0	285	0,26	12,5	5,0	635
1,3	5,5	380	0,36	14,0	5,8	910
1,5	6,5	487	0,46	15,0	6,6	1135
1,9	8,0	635	0,56	19,5	7,9	1450
2,4	9,0	820	0,64	24,0	9,0	1910
2,8	10,5	1000	0,78	28,5	10,4	2315

Коррозионная стойкость в месте сварки несколько снижается (до 20%) из-за частичного разрушения покрытия под электродами. Время проковки после выключения сварочного тока необходимо увеличивать, например, до 0,4 с для сварки стали толщиной 1,6 мм. В этот момент слой цинка, расплавленный при сварке, застывает и в меньших количествах переходит на контактную поверхность электродов. В некоторых источниках для металла толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется применять повышенное усилие проковки в целях повышения стабильности прочностных показателей и улучшения стойкости электродов (табл. 8).

Таблица 8. Режимы точечной сварки с проковкой оцинкованной низкоуглеродистой стали

Толщина каждой детали, мм	Усилие на электродах, кгс		Продолжительность, с		Сила сварочного тока, кА	Диаметр литого ядра точки, мм	Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс
	при сварке	при проковке	импульса сварочного тока	проковки
1,65	205	475	0,5	0,33	11,5	7,1	1250
2,74	320	900	0,8	0,51	15,5	8,9	3000
3,50	680	1170	1,2	0,83	19,0	12,2	4300

При сварке оцинкованных сталей применяют электроды из бронзы типа БрХ или сплава БрХЦр, имеющего большую стойкость.

Электроды применяют с рабочей поверхностью в виде усеченного конуса с углом заточки 120—140°. Электроды со сферической заточкой (радиус сферы 75 мм) используют в тех случаях, когда трудно обеспечить перпендикулярность оси электрода к сварочной поверхности. Важно обеспечить интенсивное охлаждение электродов при расходе воды не менее 7 л/мин. Контактную поверхность электродов следует периодически зачищать и заправлять. При сварке стали толщиной до 2,5 мм со средним покрытием эту операцию производят после 1000 точек. С возрастанием толщины свариваемых деталей и толщины покрытия стойкость электродов падает.

Резко ухудшается вид места сварки и снижается стойкость электродов при сварке оцинкованной стали на многоточечных машинах с односторонним токоподводом. Лучшие результаты получаются при сварке непокрытой стали с оцинкованной, если непокрытую сталь расположить со стороны вторичного контура сварочного трансформатора. Плотность тока в контакте электрод — деталь при этом снижается. Для сварки двух оцинкованных листов следует использовать обычную двустороннюю сварку или схему со спаренными трансформаторами, что также облегчает условия работы электродов в результате снижения токов шунтирования.

Статическая прочность на срез сварных соединений из оцинкованной стали несколько выше, чем у непокрытых благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг литого ядра. Прочность при переменных нагрузках также возрастает. Критерием ее оценки обычно является отношение
предела выносливости к максимальной статической прочности на срез, которое для оцинкованных и непокрытых сталей толщиной 1 мм равно соответственно 0,5 и 0,3. Эта разница снижается при увеличении толщины, что объясняется уменьшением эффекта действия соединения, вызванного сплавлением цинка вокруг литого ядра.

Контактная сварка оцинкованных листов

Требуется сваривать контактной точечной двухсторонней сваркой оцинкованный лист 2,0, 2,5, 3,0мм с неоцинкованным листом 3,0, 4,0мм. Читал про сложности такой сварки, но все же, мне кажется такая сварка вполне реальна

kostik , не мучайся с контактной сваркой. При сварке оцинковки выделяется цинк в виде "волос". А теперь представь этот сэндвич: не оцинкованный лист, прослойка "волос цинка" и оцинкованный лист. Мое мнение - держаться не будет.

А теперь по делу - бери дрель и сверло ф3,5-4 мм. Сверлишь отверстия в оцинковке и обычным полуавтоматом запекаешь. После 3-4 отверстий тебе даже не придется зачищать место сварки.

Можно еще алюминиевыми заклепками обойтись, дешево и сердито!

Да это все для применения в промышленных масштабах. Сейчас эти детали соединяют с помощью двух болтов М16, а это уже 50р/соединение. В год на моем предприятии выпускается порядка 100 тысяч таких узлов.

Специалисты рекомендуют для сварки оцинковки повышать ток на 25-40%. Вроде как это нужно для вытеснения цинка за пределы сварной точки. Хотелось бы услышать мнение специалистов по контактной сварке

Своих не бросаем. Пленных не берем.

kostik ,Вас же интересует неразъемное соединение с наименьшими материальным затратами.Тогда
Rust_eze прав.Цена около 400 рублей за 500шт.

штурман 001 , прочитайте название темы и вы поймете что меня интересует. Если бы мне было нужно

то я бы так и назвал тему в соответствующей ветке.

Если есть опыт подобной сварки то пишите, меня не интересует соображения на тему "как бы я соединил". Мне интересна практическая сторона именно этого вида сварки.

Теорий я уже начитался есть ВСН 349-87 где довольно подробно описывается этот вид сварки оцинковки

kostik , У вас слишком толстые, да ещё и оцинкованные листы. Для качественной сварки двух стальных листов толщиной по 1 мм нужен ток более 10000 А. Теперь умножьте на толщину и прибавьте процент на выгорание цинка. Плюс конструкцию ещё надо смотреть, если точки слишком близко окажутся, то придётся прибавку по току на шунтирование через соседние точки делать. Требуемая мощность будет адской, на одной электроэнергии разоритесь. А цена оборудования - вообще космос. Послушайте, что вам люди советуют. Проплавные швы или электрозаклёпки - ваш вариант. ГОСТ 14776-79 Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.pdf 463.11К 570 скачиваний

MityMouse , тупое гугление показало что существуют в продаже машины способные сваривать листы 8+8, не поверю что они не справятся с 3оц+4. Еще раз говорю, это не в гараже железки сколхозить нужно, это на действующем предприятии ввести изменение технологии, которое может повлечь экономию 2-3 млн. в год. Мне нужно мнение специалиста, а не рассуждения гаражных мастеров на тему как ручку к кастрюле присобачить. Ставится вопрос целесообразно применять в данном случае контактную сварку или нет. Другие варианты соединений мне в данный момент НЕ ИНТЕРЕСНЫ.

kostik , Вот я вам как главный сварщик предприятия и отвечаю. Оборудование то есть, но сколько оно стоит? Перекос нагрузки по цеху будет огромный, как начнёте варить, так лампочки замигают, а то и автоматы по вылетают. Главный вопрос, как и любой вопрос на производстве,: "нахрена козе баян?". Есть оборудование, которое может делать тоже самое, но стоит дешевле и потребляет меньше электроэнергии. В минусе у нас одно остающееся отверстие и зачистка вокруг него (отверстие, понятно, в оцинковке), а в плюсе более простое оборудование и отсутствие необходимости реконструкции питающей сети цеха, а так же меньшее потребление электроэнергии, отсутствие переточки электродов. Кто, кстати, у вас такое оборудование настраивать будет? Такие тока сразу давать нельзя, нужно настраивать сварочные циклы на отсутствие выплесков (давать подогревающие импульсы и т. д.). Плюс, подумайте, как будите подавать изделие под сварку? С полуавтоматом сварщик практически куда угодно залезет, а подавать изделие к машине не всегда просто. На воздействие мощных магнитных полей надо будет цех проверить (в контуре даже 10000 А контактной машины незащищённая электроника - дохнет). По диаметру точек ограничение есть?

Вроде как про целесообразность вам и отвечали? И экономическую тоже. Вы больше экономист или инженер? Просто экономия, с точки зрения разных специалистов, будет выглядеть по-разному.

Если так хотите варить и мешает цинк, а точки будут ставиться с точностью 1мм, кто мешает снять слой цинка в этих местах перед сваркой? Всё равно операция засверловки под болт у вас была. Размеры листов озвучте, чтоб знать, насколько удобно будет с ними "танцевать".

Что то вы какие то ужасы рассказываете про контактную сварку. Помнится еще будучи студентом мы в лаборатории сваривали 2-3 мм листы и ничего нигде не гасло. Что тогда делать сварщикам которые сваривают рельсы встык? возить атомную электростанцию за собой?

Сваривать нужно гнутые профили типа швеллер 150-300 мм высотой и длиной 3-5,8м с уголками примерно 150х150 тоже гнутые

kostik , Вы вообще слушаете что вам говорят? 1. Ни кто не говорит, что так сделать нельзя. Да делайте на здоровье, только кучу геморроя получите на выходе. 2. Я сравниваю электропотребление обычного оборудования для сварки плавлением и оборудования для контактной точечной сварки. 2 Как проверяли качество сварки? При разрыве листов качественно сваренного изделия, разрыв должен происходить по краю сварочной точки, а не по её телу. Качественная сварочная точка прочнее металла который она соединяет. Ну наверное в лаборатории электропроводка рассчитана на контактную сварочную машину. 3. Не надо мешать в кучу контактную стыковую сварку оплавлением и контактную точечную сварку. Два совершенно разных процесса при которых нагрев места соединения происходит по разным принципам! Если вы этого не понимаете, то дискуссию на профессиональные темы предлагаю прекратить. 4. ЗАО "Бецема" такие кронштейны на надрамники шасси и рамы полуприцепов варит электрозаклёпками и все довольны.

Здрасте, пожалуйста разные принципы? Принцип один - локальное выделение джоулева тепла достаточного для расплавления металла и получения сварного соединения. Энергоемкость на единицу расплавленного металла при различных видах сварки примерно одинакова

kostik , Конечно разные, контактная точечная сварка - это один из видов контактной сварки сопротивлением. А рельсы варят контактной сваркой оплавлением. При сварке сопротивлением тепло выделяется за счёт повышенного сопротивления места соединения деталей (поверхности плотно прижаты друг к другу, при точечной сварке для этого к электродам прикладывается сварочное усилие сжатия, потом в цикле ещё ковочное усилие может быть, но речь не про него) по принципу нагрева участка цепи с повышенным сопротивлением. При качественной сварке никаких спец эффектов быть не должно. Если расплавленный металл выплёскивается из соединения - то это будущий брак. При контактной сварке оплавлением нагрев места соединения происходит за счёт возникновения множественных микроскопических электрических дуг, возникающих между неплотно подогнанными друг к другу кромками. Эти дуги оплавляют свариваемые поверхности, которые затем плотно прижимаются друг к другу и застывают. При данном методе сварки происходит множество выплесков расплавленного металла из зоны соединения (как огонь бенгальский горит). Соответственно нагреть металл до расплавления в достаточно крупной зоне проходящим током или электрической дугой - разные вещи и прикладываемые мощности - разные.

Нет там никаких дуг. Тепло выделяется за счет сопротивления контакта деталей от туда и название. свели детали подали ток, металл начал плавился - подали усилие осадки - сварили детали.

Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей

Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей как вопрос мало где раскрывается. Мы решили рассмотреть его.

Режимы сварки

Низкоуглеродистые стали имеют хорошую свариваемость всеми видами контактной сварки. При контактной точечной сварке низкоуглеродистой стали можно использовать как мягкий так и жесткий режимы. Мягкий режим характеризуется меньшей силой тока, большей продолжительностью времени его пропускания. Жёсткий режим имеет большое значение сварочного тока и небольшое время его пропускания.

Пример параметров на жестком режиме сварки

Толщина заготовок в мм	Диаметр контактной поверхности электродов в мм		Продолжительность пропускания сварочного тока в сек.	Давление на электродах в КЗ	Сила сварочного тока в А
	начальный	перед запиливанием
0,5+0,5	5	6	0,2—0,3	30—40	4000—5000
1+1	5	6	0,2—0,35	80—120	6000—7000

Пример параметров на мягком режиме сварки

Толщина заготовки в мм	Диаметр контактной поверхности электродов в мм		Продолжительность пропускания сварочного тока в сек.	Давление на электродах в кг	Сила сварочного тока в а
	начальный	перед запиливанием
0,5+0,5	5	6	0,8	30—40	3000—4000
1+1	5	6	1	80—120	4500—5000

Как и было сказано ранее, режимы отличаются продолжительностью времени пропускания сварочного тока (сек.), и его значения (А).

Жёсткие режимы применяют, когда необходимо получить большее проплавление деталей.

То есть выбор режима осуществляем опираясь на толщину свариваемого изделия, его тепло и температуропроводность. К примеру, при одинаковом времени сварки низкоуглеродистых и оцинкованных сталей, для оцинковки — режим сварки должен быть более жёстким так, как у оцинковки меньшая температуропроводность.

Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей

При сварке сталей с покрытием, к примеру оцинковки, происходит интенсивное испарения цинка, поскольку его температура кипения составляет 906 °С, поэтому есть большая вероятность его попадания в сварочную ванну. В последствии это способствует образованию пор и кристаллизационных трещин в сварном шве.

Технологическое решение этой проблемы осуществляется двумя способами: механическим (щетками, абразивным кругом) или термическим (газовой горелкой). И возможно удаление слоя цинка химическим способом — за счет обработки металла кислотой с последующей ее нейтрализацией щелочью, промывкой водой и сушкой.

Импульсная контактная сварка

Данный способ сварки производится в две стадии. Вначале деформируют и удаляют цинковое покрытие из зоны сварки путем подачи предварительного импульса тока для нагрева поверхности выше температуры плавления цинка, но ниже температуры образования сварной точки. Затем подают основной импульс тока до образования сварной точки.

На фото показаны примеры контактной сварки оцинковки с применением метода контактной импульсной сварки.

Недостатком этого способа является то, что при деформации покрытия происходит уменьшение толщины покрытия, а основная часть его остается в зоне контактов электрод-деталь и деталь-электрод. Это не обеспечивает надлежащее качество свариваемых деталей и приводит к увеличению времени сварки

Как осуществляется сварка оцинкованной стали

Цинковое покрытие толщиной от 2 до 150 мкм наносится на стальной металлопрокат в целях защиты от коррозионного окисления. При таком покрытии на поверхности металла образуется пленка из оксида цинка, которая защищает сталь от внешней среды. Кристаллическая структура этой пленки очень плотная, содержащая минимальное количество пор, благодаря чему и обеспечивается надежная защита металла.

Следует отличать оцинкованную сталь от «нержавейки». Цинковое покрытие защищает лишь верхний слой стали, оно недорогое и поэтому оцинкованная сталь дороже обычной в среднем на 10-20%. Нержавейка же является сталью с большим содержанием легирующих элементов, которые препятствуют коррозии по всей толщине, а стоимость такой стали в 5-10 раз выше, чем аналогичный по габаритам черный прокат.

Поскольку оцинкованный металл в своем сечении практически целиком состоит из обычной стали, технологический процесс сварки оцинковки отличается только отдельными особенностями.

Сварка кровельных конструкций профнастила регламентируется ведомственными нормами ВСН 349-87. Сварка оцинкованного металла производится по ГОСТ 5264-80 и 11534-75, которые устанавливают требования к геометрическим параметрам соединений. Отдельных стандартов для сварки деталей из оцинковки нет, но ведомства и предприятия могут разрабатывать собственные нормативные требования и технические условия для выполнения таких работ.

Подготовка

Сварка оцинкованной стали – это работа, доступная даже сварщикам-любителям. Перед проведением работы рекомендуется потренироваться на каких-либо похожих обрезках, чтобы «набить руку» и отрегулировать настройки аппарата.

Сварщик должен соблюдать ряд мер личной безопасности:

• работу нужно производить в обычной защитной маске и респираторе, либо в маске с вентиляционным устройством;
• перчатки с теплоизоляционным покрытием должны иметь резиновое покрытие.

Сварка оцинковки производится любым из основных способов соединения:

1. Ручная сварка – для стали толщиной от 1,5 мм.
2. Сварка полуавтоматическим аппаратом – применяется для металла более 0,6 мм толщиной.
3. Контактная точечная сварка – предназначена в первую очередь для соединения жести толщиной до 0,45 мм.
4. Газовая сварка ацетилен-кислородной смесью – подходит для стали любой толщины.

Независимо от выбранного метода сварки, необходимо принимать во внимание ряд условий:

• Температура плавления цинка (420°C) ниже температуры плавления стали (1100-1200°C), уже при температуре в 906°C происходит его испарение. Пары цинка в воздухе загрязняют атмосферу и оказывают вредное влияние на здоровье сварщика.
• Расплав цинка вспенивается и попадает в структуру стали, нарушая заданные параметры металла, а цинк, затекающий в сварной шов приводит к потере его качества.
• Шов выполняется «наплывом», электрод либо горелка подводится многократно, короткими касаниями.
• Не следует варить большие участки одним швом, следует контролировать качество сварочного шва.
• Перед свариванием цинк должен выгореть полностью, чтобы избежать вспенивания шва.
• При толщине стали более 4 мм, в сварном соединении делается фаска на 1/3 толщины листа.
• От выгорания цинка на металл можно положить асбестовую ткань, либо просто мокрую ткань.

Удаление покрытия

Первая технологическая операция при сварочных работах по оцинковке – это удаление цинкового покрытия.

Самый быстрый способ очистки металла – нагрев детали газовой горелкой. Однако, такой способ не безопасен, так как цинк выделяется в виде ядовитых паров.

При небольших объемах сварки в условиях мастерской снятие цинкового покрытия производится механическим способом – наждачной бумагой, напильником, зачистным кругом на УШМ. Можно применять очистку нагревом либо кислотой, но эти способы приводят к образованию вредных испарений.

При больших объемах сварочных работ возможно травление оцинковки с помощью кислоты. Но работа с кислотой требует повышенных мер по пожарной безопасности.

При сварке оцинкованных труб как с внешней, так и с внутренней стороны соединения производится удаление цинкового покрытия, а затем с помощью кислоты или щелочного раствора производится обезжиривание поверхности.

Применение инвертора

Аппаратом для электродуговой ручной сварки целесообразно варить сталь толщиной не менее 1,5 мм. Более тонкий металл легко прожигается и требует определенной сноровки при работе и чувствительной регулировки аппарата. Сварка производится при обратной полярности тока, при котором на деталь крепится клемма «минус», а на держатель – «плюс».

Скорость проварки шва должна быть меньше, чем при сваривании стали такой же толщины. Это снижение должно составлять не менее 10% и не более 20%. Отличается сила тока:

• Если сварка производится обычными электродами ОЗС-4, УОНИ-13/45 и 13/55, МР-3, то сила тока должна быть меньше на 5-10А, чем для неоцинкованной стали.
• Если сварка выполняется электродами для оцинковки ЦУ-5, ЦЛ-20, ЦЛ-39 и другие, то сила тока устанавливается на 10-50А больше, при этом зазор между свариваемыми элементами должен быть больше, чем при соединении неоцинкованной стали такой же толщины.

Электрод наклоняется к заготовке не более, чем на 45°, иначе может произойти прожигание металла. Инвертор требует аккуратной настройки силы тока и стабильного напряжения, поскольку при малом токе шов будет не проварен, а слишком высокая сила тока также приведет к сквозному прогоранию соединения и испарению цинка на большой площади поверхности. При перепадах электричества возможно прилипание электрода к металлу и нарушение целостности шва.

Выбор марки электрода должен производиться с учетом требований к шовному соединению:

• Электроды с рутиловым покрытием обеспечивают более прочное соединение, но шов будет требовать дополнительной антикоррозионной обработки.
• Электроды с содержанием сильноосновных флюсов качественно герметизируют шов, обеспечивая ему надежную защиту от коррозии, но прочность шва будет снижена на 15-25%.

Примерный режим применения электродов представлен в таблице.

Наибольшая сложность при ручной сварке – это правильное регулирование силы тока и времени контакта электрода с поверхностью.

Использование полуавтомата

На многих полуавтоматах существует режим сварки «Synergic», при котором в настройках можно выбрать определенный тип работы (пресет), наиболее оптимально подходящий для нужного вида металла. Если такой режим отсутствует, потребуется дополнительное время на отстройку аппарата и, возможно, эксперимент со сваркой какой-либо обрези.

Сварка на полуавтоматах может производиться либо с применением присадок, подающихся по рукаву, либо в качестве защитной среды может использоваться аргон.

Проволока подбирается в зависимости от толщины деталей.

Если напряжение в сети меньше 220В, диаметр проволоки уменьшается на 0,2 мм от рекомендуемой.

Горелка наклоняется под углом 70-75º к поверхности соединения при выполнении переплавляющего шва и 20-30º при выполнении заполняющего. При этом припой (присадка) должен располагаться перед пламенем, чтобы оно не выжигало покрытие металла.

Применение присадочных материалов, изготовленных на основе меди, позволяет создать среду защитного газа в районе сварки. Такая технология имеет ряд преимуществ:

• сварочный шов и поверхность металла вокруг него защищены от коррозии;
• минимальное разбрызгивание расплава;
• флюс потребляет значительное количество выделяемого тепла, предотвращая таким образом нагрев большой площади металла;
• впоследствии шов легко поддается обработке.

Температура плавления медных присадок ниже, чем у стали, поэтому такой вид сварки является скорее пайкой металла, но с обеспечением прочного соединения. Отметим, что этот способ позволяет избежать повреждений цинкового слоя.

В зависимости от содержания этих добавок, присадки задают нужные качества сварному шву:

• Присадка кремниевая CuSi3 позволяет легко обрабатывать шов, но снижает его прочностные качества, так как кремний обладает высокой текучестью.
• Присадка с алюминием CuAl8 применяется для оцинкованных сталей с большим содержанием этого легирующего элемента.
• Кремний-марганцевая добавка CuSi2Mn предназначена для создания швов с повышенной прочностью.

Во время сварки трубопроводов с питьевой водой применяются флюсы марки HLS-B, безопасные для здоровья и быстро растворяющиеся в воде. При нагреве флюс сначала становится белым, а затем прозрачным, что свидетельствует о готовности к началу процесса пайки.

Металлы толщиной до 4 мм могут спаиваться за один проход, но для больших толщин требуется сварка в несколько проходов. После выполнения сварки производится удаление остатков припоя с помощью щетки и воды. Внутри труба заполняется водой на сутки, после чего промывается.

Контактная сварка

Точечная сварка может проводиться на металле любой толщины, но лучше всего ее проводить на жести, поскольку очень тонкую оцинковку трудно соединить другими способами. Для сварки оцинкованных сталей на аппаратах контактной сварки применяются электроды марок БрХ и БРХЦр, изготовленные на основе бронзы.

Аппараты для точечной сварки могут работать на постоянном или переменном токе, а специализированное оборудование для сварки жести и оцинковки, помимо этого, обладают тремя дополнительными режимами подачи импульса:

1. предварительный нагрев зоны соединения;
2. процесс сварки;
3. завершающая термическая обработка.

Прочность сварного шва при таком способе соединений выше, чем у самих соединяемых элементов, поэтому данный тип сварки распространен при соединении элементов автомобильных кузовов.

Следует также заметить, что контактная сварка обеспечивает равномерное проваривание шва по всей его длине, что затруднительно обеспечить при ручной сварке. Поэтому контактный аппарат целесообразно устанавливать в мастерских, которые регулярно в больших объемах сваривают изделия из оцинковки.

При проведении точечной сварки листов толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется проведение проковки. Проковка – это ударное воздействие на шов в процессе остывания, которое производится молотком либо кувалдой.

Существенным минусом точечной сварки является большой расход электроэнергии на сварочных аппаратах.

Завершение работы

После проведения сварочной работы требуется осуществить вентиляцию помещения, и произвести уборку цинковой стружки.

Следует учитывать, что очищенные участки будут подвергаться коррозии и вызывать снижение качества всей конструкции. Поэтому после завершения работы с них необходимо удалить окалину, обработать шов шлифованием и нанести защитное покрытие.

Поверхность в районе сварного шва должна покрываться краской либо антикоррозионным покрытием. Хорошим вариантом может служить краска, содержащая 94% цинковой пыли. Возможен вариант наплавления цинковой проволоки, либо прутков, изготовленных из цинково-кадмиевого сплава.

Читайте также:

  
• Оборудование для сварочного цеха
  
• Сварка неплавящимся электродом в защитных газах
  
• Сварка для пайки медных проводов
  
• Ремонт сварочных аппаратов fubag
  
• Тест кто допускается к выполнению сварочных работ на опасном производственном объекте