Точечная сварка в труднодоступных местах

Обновлено: 20.09.2024

Клещи для точечной сварки предназначены преимущественно для промышленного использования — ручные варианты из дерева и другие модели выступают в роли зажимов при соединении листового металла, востребованы на СТО и в металлоремонтных мастерских. Они позволяют производить манипуляции с заготовками путем местного, локального нагрева с 2 сторон. О том, как осуществляется выбор сварочных клещей для контактной сварки, о видах и особенностях этих инструментов стоит поговорить более подробно.

Особенности

Клещи для точечной сварки представляют собой специальный инструмент, объединяющие силу сжатия и воздействие электрическим током для соединения металлических деталей. Внешне они напоминают традиционные плоскогубцы, но с электродами в области зажимных пластин. К изолированным ручкам прибора подведены провода, по которым пускают ток.

Сварочные клещи для контактной работы имеют проводниковые элементы, изготовленные из кабеля большого сечения, в рабочий комплект также входит пусковое устройство и поворотный рычаг, отвечающий за работу зажимного механизма.

Обычно для питания таких клещей применяют промышленные источники тока с напряжением 380 В, чаще всего трансформаторы с обычной или усиленной обмоткой. Используемые электроды изготавливают из сплавов на медной основе, легированных кадмием, хромом, кобальтом. Такая основа обеспечивает изделию необходимую прочность, высокую термостойкость и оптимальную для точечной сварки электропроводность.

Процесс работы с таким инструментом выглядит максимально простым. На электроды подается ток. Одновременно с этим происходит сжатие рукояток устройства — оно может быть механическим, пневматическим. При работе без дополнительных приспособлений рычаг, при помощи которого осуществляется нажим, делают максимально длинным.

Клещи ручного типа должны оснащаться таймером, системой охлаждения, регуляторами сварочного тока. Благодаря такому оснащению можно обеспечить соединение не только плоских листов, но и тонких прутков, деталей из нержавеющей стали. У этого инструмента есть ограничение по продолжительности включения, определяющее длительность непрерывной эксплуатации.

Современные подвесные клещи оснащаются электропневматическим клапаном. Он управляет рабочим ходом, имеет встроенный трансформатор. Такие устройства могут работать с высокой продуктивностью, удаленно от блока управления.

Обзор видов

Для клещей, используемых при контактной сварке, разработана специальная классификация. Изделия могут различаться по материалу изготовления, типу крепления, виду используемого привода, способу охлаждения. Выделяют следующие категории сварных щипцов.

По типу используемого охлаждения

От того, как именно охлаждается инструмент, зависит производительность работы устройства. Для слаботочной сварки подходит воздушный тип. Он дает возможность прибору остывать в естественной среде. Производительность оборудования с воздушным охлаждением — самая низкая, не более 60 точек в течение 1 часа. Водяное охлаждение применяется при использовании высокого напряжения. Интенсивность нагрева в этом случае требует адекватного остывания металла. Производительность оборудования с водяным охлаждением достигает 700 точек в час.

По разновидности привода

Выделяют следующие основные категории.

Ручные. Подходят для работы с нержавеющей сталью, окисленным металлом, черной жестью, окрашенными поверхностями. Они могут снабжаться регуляторами сварочного тока для выбора желаемой интенсивности воздействия.
Механизированные. Они работают после нажатия кнопки или педали. Сила сжатия постоянная, обычно не регулируется.
Автоматические. В них происходит сжатие деталей до определенной степени. Как только будет достигнута заданная точка, кнопка регулировки остановит процесс. Ток включается специальными реле.

Наличие электропривода или гидропривода заметно упрощают процесс работы с клещами. Сварщику нужно прилагать минимальные физические усилия. Такие компоненты обычно используются в самых тяжелых устройствах.

По материалу изготовления

Самодельные клещи точечной сварки иногда снабжают рукоятками из дерева. Важно, чтобы их поверхность имела дополнительное изолирующее покрытие. Также можно применять различные сплавы. В промышленном варианте у них металлическая основа с изоляцией из резины или других материалов с низкой электропроводностью.

По способу крепления

Ручные клещи, используемые при контактной сварке, имеют компактные размеры, внешний блок питания, соединенный со щипцами для электродов. Весят изделия не более 10-12 кг, что позволяет оператору без труда удерживать их на весу в процессе работы. Такие варианты подходят для сварки деталей в труднодоступных местах.

В ручных клещах обязательно используется рычаг, отвечающий за регулировку раскрытия держателей.

Подвесные клещи гораздо более массивные, их крепят при помощи специальных кронштейнов, оставляя область с электродами на весу. При работе с ними сварщик держит детали в руках, получая свободу действий при выполнении манипуляций. Подвесные модели более высокопроизводительные, могут выполнять значительное количество точек в течение короткого периода времени.

Конструкция ручных клещей позволяет использовать их и в подвесном формате. Нижняя ручка в этом случае заклинивается, верхняя сохраняет подвижность. Сварщик может освободить руки, обеспечивая себе больший комфорт в процессе работы.

Советы по выбору

При подборе подходящих клещей для точечной сварки очень важно обращать внимание на то, какими именно рабочими характеристиками обладает оборудование. Среди важных параметров отметим такие.

Рабочее сетевое напряжение. Оно может составлять 220 или 380 Вольт, соответственно, подключение будет осуществляться от бытовой или промышленной сети.
Значение тока. От этого показателя зависит, какой будет максимальная толщина соединяемых листов. Например, для железа в 1 мм этот показатель должен достигать 3800 А.
Расстояние вылета электродов. Она зависит от длины кронштейнов. Чем она больше, тем удаленнее от края будет располагаться точка сварки.
Тип используемого для крепления электродов зажима. Он может быть резьбовым или клеммовым. Первый вариант надежнее.
Вес агрегата. Для подвесных моделей он превышает 100 кг, ручные имеют меньший вес.
Энергопотребление. Самые мощные модели могут требовать специальных условий для подключения к сети питания.
Рекомендованную толщину заготовки. Она указывается в инструкции к оборудованию, в некоторых случаях точечная сварка используется даже при соединении прутков.
Наличие встроенных защитных механизмов. Они позволят избежать резких скачков напряжения и выхода аппарата из строя.

При подборе клещей для точечной сварки нужно учитывать и толщину соединяемых металлических заготовок. Для тонких лучшим выбором станут ручные виды инструмента, для толстых листов стоит приобрести механизированное оборудование, иначе силы сжатия не хватит для соединения.

В следующем видео вы можете посмотреть на аппарат контактной точечной сварки FoxWeld KTP-8.

Соединение деталей контактной точечной сваркой

Точечная сварка – метод, при котором соединение деталей внахлест производится в одной или нескольких точках. При подаче электротока происходит местный нагрев, в результате чего металл расплавляется и схватывается. В отличие от электродуговой или газовой сварки не требуется присадочный материал: плавятся не электроды, а сами детали. Не нужно и обволакивание инертным газом: сварочная ванна в достаточной мере локализована и защищена от попадания атмосферного кислорода. Сварщик работает без маски и рукавиц. Это позволяет лучше визуализировать и контролировать процесс. Точечная сварка обеспечивает высокую производительность (до 600 точек/мин) при низких затратах. Она широко используется в различных отраслях хозяйства: от приборостроения до самолетостроения, а также в бытовых целях. Без точечной сварки не обходится ни одна автомастерская.

Схема точечной сварки.

Оборудование для точечной сварки

Работы выполняются на специальном сварочном аппарате, называемом споттер (от англ. Spot – точка). Споттеры бывают стационарные (для работы в цехах) и переносные. Установка работает от электросети 380 или 220 В и генерирует заряды тока в несколько тысяч ампер, что значительно больше, чем у инверторов и полуавтоматов. Ток подается на медный или карбоновый электрод, который прижимается к свариваемым поверхностям пневматикой или ручным рычагом. Возникает тепловое воздействие, длящееся несколько миллисекунд. Однако этого хватает для надежной стыковки поверхностей. Так как время воздействия минимально, то тепло не распространяется дальше по металлу, а точка сварки быстро остывает. Свариванию подлежат детали из рядовых сталей, оцинкованного железа, нержавейки, меди, алюминия. Толщина поверхностей может быть различна: от тончайших деталей для приборостроения до листов толщиной 20 мм.

Общий вид точечного сварочного аппарата.

Контактно-точечная сварка может проводиться одним электродом или двумя с разных сторон. Первый способ используется для сварки тонких поверхностей или в тех случаях, когда прижим с двух сторон осуществить невозможно. Для второго способа используют специальные клещи, зажимающие детали. Этот вариант обеспечивает более надежное крепление и чаще используется для работы с толстостенными заготовками.

По типу тока аппараты для точечной сварки подразделяются на:

работающие на переменном токе;
работающие на постоянном токе;
низкочастотные аппараты;
аппараты конденсаторного типа.

Выбор оборудования зависит от особенностей технологического процесса. Наиболее распространены аппараты переменного тока.

Электроды для точечной сварки

Схема самодельного аппарата для точечной сварки.

Электроды для точечной сварки отличаются от электродов для электродуговой сварки. Они не только обеспечивают подачу тока на свариваемые поверхности, но и выполняют прижимную функцию, а также задействованы в отводе тепла.

Высокая интенсивность рабочего процесса обуславливает необходимость использования материала, стойкого к механическим и химическим воздействиям. Более всего выдвинутым требованиям соответствует медь с добавлением хрома и цинка (0,7 и 0,4% соответственно).

Качество сварной точки во многом определяется диаметром электрода. Он должен быть минимум в 2 раз больше толщины стыкуемых деталей. Размеры стержней регламентируются ГОСТом и имеют от 10 до 40 мм в диаметре. Рекомендуемые размеры электродов представлены в таблице. (Изображение 1)

Для сварки рядовых сталей целесообразно использовать электроды с плоской рабочей поверхностью, для сварки высокоуглеродистых и легированных сталей, меди, алюминия – со сферической.

Изображение 1. Рекомендуемые размеры электродов.

Электроды со сферическими наконечниками более стойкие: способны произвести больше точек до перезаточки.

К тому же они универсальны и подойдут для сварки любого металла, а вот использование плоских для сварки алюминия или магния приведет к образованию вмятин.

Точечная сварка в труднодоступных местах выполняется электродами изогнутой формы. Сварщик, который сталкивается с подобными условиями работы, всегда имеет набор различных фигурных электродов.

Для надежной передачи тока и обеспечения прижима электроды должны плотно соединяться с электрододержателем. Для этого их посадочным частям придают форму конуса.

Некоторые виды электродов имеют резьбовое соединение или крепятся по цилиндрической поверхности.

Параметры точечной сварки

Основными параметрами процесса являются сила тока, продолжительность импульса, усилие сжатия.

От силы сварочного тока зависит количество выделяемого тепла, скорость нагрева, величина сварного ядра.

Наряду с силой тока на количество тепла и размеры ядра влияет продолжительность импульса. Однако при достижении определенного момента наступает состояние равновесия, когда все тепло отводится от зоны сварки и уже не влияет на расплавление металла и размер ядра. Поэтому увеличение продолжительности подачи тока сверх этого нецелесообразно.

Изображение 2. Рекомендованные параметры силы тока, продолжительности импульса и сжатия для сварки рядовых сталей.

Усилие сжатия влияет на пластическую деформацию свариваемых поверхностей, перераспределение по ним тепла, кристаллизацию ядра. Высокое усилие сжатия снижает сопротивление электрического тока, идущего от электрода к свариваемым деталям и в обратном направлении. Таким образом, возрастает сила тока, ускоряется процесс расплавления. Соединение, выполненное с высоким усилием сжатия, отличается высокой прочностью. При больших токовых нагрузках сжатие препятствует выплескам расплавленного металла. С целью снятия напряжения и увеличения плотности ядра в некоторых случаях производится дополнительное кратковременное повышение усилия сжатия после отключения тока.

Выделяют мягкий и жесткий режим сварки. При мягком режиме сила тока меньше (плотность тока составляет 70-160 А/мм²), а продолжительность импульса может достигать нескольких секунд. Такая сварка применяется для соединения низкоуглеродистых сталей и более распространена в домашних условиях, когда работы проводятся на маломощных аппаратах. При жестком режиме продолжительность мощного импульса (160-300 А/мм²) составляет от 0,08 до 0,5 секунды. Деталям обеспечивают максимально возможное сжатие. Быстрый нагрев и быстрое охлаждение позволяют сохранить сварному ядру антикоррозийную стойкость. Жесткий режим используют при работе с медью, алюминием, высоколегированными сталями.

Выбор оптимальных параметров требует учета многих факторов и проведения испытаний после расчетов. Если же выполнение пробных работ невозможно или нецелесообразно (например, при разовой сварке в домашних условиях), то следует придерживаться режимов, изложенных в справочниках. Рекомендованные параметры силы тока, продолжительности импульса и сжатия для сварки рядовых сталей приведены в таблице. (Изображение 2)

Возможные дефекты и их причины

Циклограммы процессов контактной точечной сварки.

Качественно выполненная точечная контактная сварка обеспечивает надежное соединение, срок службы которого, как правило, превышает срок службы самого изделия. Однако нарушение технологии может привести к дефектам, которые можно разделить на 3 основные группы:

недостаточные размеры сварного ядра и отклонение его положения относительно стыка деталей;
механические повреждения: трещины, вмятины, раковины;
нарушение механических и антикоррозийных свойств металла в зоне, прилегающей к сварной точке.

Рассмотрим конкретные виды дефектов и причины их возникновения:

Непровар может быть вызван недостаточной величиной силы тока, чрезмерным сжатием, изношенностью электрода.
Наружные трещины возникают при слишком большом токе, недостаточном сжатии, загрязненности поверхностей.
Разрывы у кромок обусловлены близким расположением к ним ядра.
Вмятины от электродов возникают при их слишком малой рабочей поверхности, неправильной установке, чрезмерном сжатии, слишком высоком токе и продолжительном импульсе.
Выплеск расплавленного металла и заполнение им пространства между деталями (внутренний выплеск) происходит из-за недостаточного сжатия, образования в ядре воздушной раковины, несоосно установленных электродах.
Наружный выплеск расплавленного металла на поверхность деталей может быть вызван недостаточным сжатием, слишком большими режимами тока и времени, загрязненностью поверхностей и перекосом электродов. Последние два фактора оказывают негативное влияние на равномерность распределения тока и плавление металла.
Внутренние трещины и раковины возникают из-за чрезмерных режимов тока и времени, недостаточного или запаздывающего проковочного сжатия, загрязненности поверхностей. Усадочные раковины появляются в момент охлаждения ядра. Для их предотвращения и используют проковочное сжатие после прекращения подачи тока.
Причиной неправильной формы ядра или его смещения является перекос или несоосность электродов, загрязненность поверхности деталей.
Прожог является следствием загрязненности поверхностей или недостаточного сжатия. Во избежание этого дефекта ток необходимо подавать только после того, как сжатие обеспечено полностью.

Для выявления дефектов используют визуальный осмотр, рентгенографию, ультразвуковое исследование, капиллярную диагностику.

При испытательных работах контроль над качеством сварной точки производится методом разрыва. Ядро должно остаться полностью на одной детали, а на второй – глубокий кратер.

Исправление дефектов зависит от их характера. Применяют механическую зачистку наружных выплесков, проковку при деформации, термическую обработку для снятия напряжений. Чаще же бракованные точки просто переваривают.

Особенности точечной сварки и аппарат для нее

В качестве разновидности контактного метода соединения металлов односторонняя точечная сварка достаточно востребована в современном производстве и широко применяется при сборке самых различных листовых изделий. Для тех, кто интересуется методом, интересно будет узнать о принципах организации точечной сварки, а также о том, как собрать аппарат точечной сварки своими руками.

Принцип действия и преимущества

Формируемое по методу точечной сварки соединение образуется за счёт нагревания металла в зоне контакта и последующем сжатии. Нагревание происходит от воздействия электрического тока.

Для того чтобы варить заготовки точечной сваркой было удобнее, их плотно обжимают посредством специальных приспособлений, а при сваривании крепят между собой сразу в нескольких в точках.

Прочность получившегося соединения зависит от параметров самого контакта (от его размера, глубины и формы). Последние, в свою очередь, определяются такими характеристиками сварочного процесса, как марка электродов, величина тока и время его действия при плавке.

Качество сопряжения при точечной сварке определяется прилагаемым усилием и структурой соединяемых деталей.

Электроды для этой разновидности контактной сварки изготавливаются из компонентов с высокой электропроводностью (их обозначение на фото привязано к значкам усилия сжатия). При увеличении этого показателя, что равносильно снижению сопротивления, удаётся достичь требуемых значений контактного тока.

За счет того, что сопротивление в зоне точечного соприкосновения имеет большее значение, самый сильный нагрев происходит именно в этих местах. В результате плавления металла образуется контактная точка, напоминающая по своему виду литое ядро диаметром порядка 4-12 миллиметров.

Отметим также, что рассматриваемый вид сплавления имеет целый ряд достоинств, а именно:

высокая прочность контактного соединения;
возможность автоматизации процесса сварки;
невысокая стоимость оборудования.

Отдельно надо обсудить особенности самостоятельного изготовления оборудования для точечного сплавления деталей.

Самостоятельная сборка

Для сборки аппарата точечной сварки своими руками потребуется трансформатор достаточной мощности (не менее 1 киловатта), обеспечивающий достаточную для работы силу тока. Для выполнения этого требования он должен иметь повышенный коэффициент трансформации по току, получаемый за счёт низкого вторичного напряжения.

Наиболее подходящим по заявленным параметрам является преобразовательное устройство, входящее в состав микроволновой печи и развивающее требуемую мощность. Для его переделки достаточно удалить имеющуюся вторичную обмотку и намотать новую (электрическая схема устройства приведена на фото).

При демонтаже старой вторичной обмотки следует действовать очень аккуратно и постараться не повредить имеющийся сердечник трансформатора. При наличии на нём дополнительных токовых шунтов их также следует удалить (снять).

После разборки старой понижающей обмотки можно переходить к самостоятельному изготовлению новой катушки, подходящей для сварки точечными токами. Но прежде следует запастись толстой медной жилой, подходящей для работы во вторичной обмотке преобразователя (её толщину следует выбрать не менее одного сантиметра).

Для получения нужного напряжения (2 вольта) достаточно будет трёх витков этого провода. На чертеже, приведённом выше, такая обмотка указана в самом конце схемы.

Для изготовления аппарата большей мощности потребуется последовательно включить два (или больше) таких трансформатора. При этом обязателен учёт возможностей действующей электросети, исключающий её работу в режиме перегрузки.

Подготовка сварочных электродов (стержней)

Ещё один ответственный момент сборки точечного агрегата своими руками – изготовление сварочных электродов. Для этого лучше всего подходят медные прутья, соответствующие требуемому для сварки размеру (их толщину рекомендуется выбирать не менее чем у подводящих проводов).

При планировании сборки сварочного аппарата вручную допускается использовать старые жала обычных электрических паяльников, рассчитанных на значительную мощность (более 100 ватт).

В условиях точечной контактной сварки с течением времени форма таких электродов будет изменяться. Сначала их можно слегка подточить, а после длительной эксплуатации заменить новыми.

При самостоятельной сборке агрегата также нужно позаботиться о том, чтобы идущий от трансформатора провод для электродов был предельно коротким и имел минимум промежуточных соединений.

На концах проводов следует сделать специальные медные наконечники, посредством которых они будут подсоединяться к проводам. Каждый такой наконечник должен надёжно спаиваться с подводящим ток проводом, что исключит возможность снижения проводимости из-за окисления меди.

Для выполнения этой непростой задачи лучше всего воспользоваться фирменными лужеными изделиями, рассчитанными под пайку и продающимися в любом магазине электротехники.

Причиной завышенного сопротивления в цепи точечной сварки может быть и некачественный контакт в соединениях наконечников и электродов. Поскольку стержни должны периодически сниматься, то сделать что-то в этой части цепи не представляется возможным.

Единственное, что можно предпринять для снижения переходного сопротивления в контактной зоне, это периодически очищать их от появляющегося в процессе эксплуатации окисла.

Управление сварочной процедурой

После того, как сварочный аппарат готов, следует побеспокоиться о том, чтобы он был легко управляем. Блок управления агрегатом должен состоять из специального выключателя и рычага подачи; причём последний должен быть рассчитан на достаточно большое усилие, развиваемое при сжатии сварочных элементов (электродов).

В случае обработки толстых листовых заготовок желательно воспользоваться более мощной системой сжатия (с более длинным рычагом). Однако увеличивать его длину допускается ровно настолько, чтобы это не сказалось на прочности данного элемента.

К этому нужно добавить, что для удобства работы со сварочным устройством в него может быть встроен таймер для точечной сварки, обеспечивающий контроль времени непрерывного сжатия заготовок.

С целью увеличения усилия сжатия в контактной зоне можно воспользоваться специальной системой прижима, выполненной в виде винтовой стяжки (она размещается между надёжным основанием и рычагом). При желании допускается применение других подручных средств, обеспечивающих удобную работу точечным методом.

Выключатель агрегата устанавливается в цепи первичной обмотки питания, где ток имеет небольшие значения. К тому же в этом случае он не будет задействован в основной цепи и не повлияет на переходные характеристики процесса точечной сварки.

В тех случаях, когда проводится сварка полуавтоматом, например, такой выключатель удобнее всего разместить на ручке рычага сжатия, что позволит управлять включением-выключением без отвлечения от работы.

Разборка сваренных изделий

Многим пользователям (владельцам автомобилей, в частности) приходится обращаться к процедуре, обратной точечной сварке и предполагающей разборку сваренных листовых изделий.

Для этого нужно воспользоваться специальным сверлом для точечной сварки, с помощью которого удаётся демонтировать подлежащие замене кузовные и другие детали.

Особенностью таких свёрл является их повышенная прочность, что естественным образом сказывается на стоимости этих изделий. Однако их высокая цена с лихвой окупается следующими преимуществами:

при наличии такого сверла не требуется специальная подготовка зоны контакта к высверливанию;
возможность сверления в непрерывном режиме (без каких-либо пауз);
при пользовании таким сверлом нижний лист металла остаётся неповреждённым, что позволяет повторно использовать её по своему усмотрению.

К этому следует добавить, что при наличии специального оборудования всегда можно будет заточить сверло, рассчитанное на длительные сроки эксплуатации.

Надо отметить, что достоинства рассмотренной технологии (включая точечную сварку инвертором) не вызывают сомнений у большинства заинтересованных пользователей. Однако для реализации этих преимуществ необходимо чётко усвоить принципы и методологию её проведения и строго придерживаться рекомендаций специалистов.

Виды и особенности контактной сварки

Один из методов сварки, применяемый в серийном производстве и бытовых условиях, называется контактным. Сущность контактной сварки заключается в сочетании нагрева места будущего сварного соединения сильным электротоком с оказываемым на металлические поверхности механическим давлением.

Метод применяют в таких сферах, как машиностроение, самолетостроение, создание микросхем. Разумеется, в промышленных условиях используют мощные и большие сварочные машины.

Однако ручная контактная сварка тоже возможна, аппараты, в том числе и самодельные, для таких работ можно встретить в автомобильных мастерских и на стройплощадках.

Отличительные черты

Промышленные машины для контактной сварки – сложные системы, состоящие из множества компонентов. И важнейшими из них являются электроды. Именно они непосредственно взаимодействуют со свариваемыми металлическими поверхностями.

Как показывает реальная практика, для контактного метода лучше всего подходят медные электроды. В этом заключается особенность процесса.

Обязательной составляющей машин и аппаратов для контактного сваривания является регулятор. Именно с его помощью обеспечивают соблюдение последовательности операций, устанавливают их продолжительность, плавно регулируют фазы сварочного тока.

Также нельзя представить современные сварочные машины без реле и трансформаторов — преобразователей электричества. Преобразование принципиально важно, так как здесь требуется ток с большой силой, но низким напряжением – от 1 до 16 Вольт.

Его понижение до нужных параметров происходит как раз при помощи сварочного трансформатора. Уточнить заранее оптимальное напряжение и силу электротока для конкретной толщины металла можно в инструкции к сварочному аппарату – там обязательно должны быть эти данные.

В современных сварочных машинах плюс ко всему довольно много электроники, автоматизирующей определенные рабочие процессы. Это делает управление ими максимально удобным и простым.

Плюсы и минусы

Контактная сварка имеет немало преимуществ, которые предопределили ее распространенность. Прежде всего, стоит отметить большую скорость, которую обеспечивает использование этого метода.

Одна сварная точка может создаваться буквально за одну десятую долю секунды. Сделав нехитрый расчет, легко убедиться, что за минуту профессиональный сварщик, использующий данный метод, может создать до 600 соединений.

Контактные электроды изнашиваются медленно и обладают достаточно долгим сроком службы. Процесс сваривания контактным методом достаточно прост — даже новички, исполнители с невысокой квалификацией, могут осуществлять подобные работы, устанавливать нужный режим сварки и контролировать его исполнение.

Для описываемого метода сварки не требуется никаких расходных материалов: ни инертного газа, ни флюса, ни присадок. В том числе и поэтому риск возгорания при работах контактным методом минимален.

Контактная сварка не оказывает негативного влияния на человеческое здоровье и окружающую среду. И такая характеристика дает право называть эту сварку экологически чистой.

Контактные методы, безусловно, имеют и минусы. Например, таким минусом является высокая стоимость оборудования. Кроме того, для контактных сварочных работ требуется ток большой силы (от 1000 Ампер). А значит, питание от электрических станций или других источников электроэнергии должно быть мощным.

Несмотря на то, что этот стандарт был введен еще в Советском Союзе, он действует и поныне и распространяется на все контактные сварные соединения, полученные путем расплавления металла.

Разновидности современного метода

Выделяется четыре актуальных разновидности соединения, происходящего при плотном контакте деталей:

точечное;
в стык (стыковое);
шовное;
рельефное.

В каких-то конкретных случаях возможны и комбинированные методы сваривания металлических частей – шовно-стыковой, рельефно-точечный и другие.

Кроме того, контактная сварка бывает двусторонней и односторонней. При первом варианте электроды подводят к двум поверхностям изделия, например, сверху и снизу.

Однако в труднодоступных и неудобных местах осуществить подсоединение сразу двух электродов проблематично, в связи с этим используется односторонняя контактная сварка. Она считается менее эффективной, чем двухсторонняя, но все же обеспечивает приемлемое соединение.

Соединение в точке

Контактная точечная сварка – самая популярная и распространенная в этом списке. Она предполагает соединение металлоизделий в одной или нескольких небольших точках.

Беспокоиться о разрушении такого соединения не стоит. При надлежащем исполнении оно действительно очень надежно. Точечный метод используется мастерами как для соединения очень тонких деталей (до 0,02 микрометра) электроприборов, так и для сварки металлических листов толщиной до 20 мм.

Качество работы здесь определяется структурой и величиной получившихся точек. А эти параметры напрямую зависят от формы и габаритов контактной поверхности выбранных для работы электродов.

Рельефный метод

Рельефная сварка нередко применяется в автомобильной промышленности для соединения кронштейнов с листовыми элементами (в частности, рельефным способом крепятся скобы к автомобильному капоту и дверные петли к кабине), а также для фиксации стандартных крепежных изделий — шпилек, болтиков, гаек.

Вне зависимости от типа сварки, поверхности заготовок необходимо очищать от грязи, коррозии, горюче-смазочных материалов. Однако рельефная сварка требует дополнительной подготовки изделий. На них должны быть сделаны с помощью спецоборудования достаточно сложные по форме (допустим, круглые или продолговатые) выступы.

Шовный метод

При шовной сварке на месте соединения деталей создается шов, состоящий из сварных зон, перекрывающих друг друга. Все необходимые операции в данном случае должны осуществляться на специализированных аппаратах с одним или несколькими роликами-электродами, которые будут прижимать, прокатывать и варить металлоизделия.

Приемлемая толщина свариваемых листов – в диапазоне от 0,2 до 3 мм. При создании объектов и предметов, для которых важна герметичность соединений (бочки, водопроводные трубы, баки для бензина) специалисты рекомендуют пользоваться именно шовной технологией.

Стыковка

Стыковая контактная сварка, как и рельефная, предполагает предварительную обработку свариваемых краев (торцов).

Интересно, что существует целых три варианта стыкового метода — с сопротивлением, с непрерывным и с прерывающимся оплавлением. Сварка сопротивлением предполагает, что детали заранее стыкуются и сжимаются, после чего к ним подводят электричество, которое нагревает металл до пластичного состояния.

При двух последних способах детали сначала сильно нагревают, а потом соединяют. Разница же состоит в следующем. При непрерывном оплавлении металлоизделие стабильно нагревают в течение всей процедуры сварки, а при прерывистом – деталь то нагревают, то дают ей остыть.

Это делается в целях экономии ресурсов оборудования. Интересно, что под воздействием электродинамических сил жидкий металл, а также окислы и загрязнения выбрасываются из зоны стыка – в результате получается очень чистое соединение.

Обозначение на чертежах

В некоторых ситуациях может понадобиться профессиональная схема или чертеж с правильным обозначением контактной сварки.

По действующим стандартам таких обозначений может быть несколько. Если речь идет о видимом сплошном шве, то его помечают основной линией, а прочие подобные элементы – тонкой линией. Что касается сплошного скрытого шва, то он должен обозначаться штриховой линией.

Видимые сварные точки на чертеже отмечаются значком «+», а скрытые не отмечаются никак. От всех видимых и скрытых сплошных швов или сварной точки могут идти линии с выноской.

Только на этих линиях или под ними можно писать условные общепринятые обозначения, цифры и литеры, указывать номера госстандартов. К примеру, обозначение точечной контактной сварки на выносной линии обязательно должно содержать большую букву «К» (она указывает на тип сварки – контактная) и маленькую буква «т» (буква указывает на конкретный метод работы – точечный).

Всю ключевую информацию о соединениях, необходимую для чертежей и схем, можно взять из ГОСТа или других надежных источников.

Как работают аппараты контактной точечной сварки

Одним из методов сплавления является точечная контактная сварка. Ее суть заключается в плотном соединении в определенной точке двух деталей и пропускании через место контакта электрического тока.

Аппараты точечной контактной сварки востребованы во многих отраслях промышленности. Для применения в быту их научились делать своими руками, используя трансформаторы или систему конденсаторов.

Фазы процесса

Можно выделить три фазы в процессе точечной сварки. В первой фазе происходит сжатие заготовок, которое приводит к пластической деформации в точке контакта. Для этого аппарат контактной сварки оборудован специальными клещами или другими схожими приспособлениями.

Во второй фазе происходит подача тока в область контакта, что вызывает плавление металла в точке соединения и образование расплавленного ядра. Пока проходит ток, ядро расширяется до максимума. Сжатие соединяемых изделий вызывает появление плотного пояса вокруг жидкого ядра, который препятствует растеканию расплавленного металла.

В третьей фазе сварочный ток выключается, металл остывает и кристаллизуется. Для снятия напряжений при охлаждении прижимное усилие сохраняется еще некоторое время.

Виды оборудования

При точечной контактной сварке аппарат может выдавать ток разного рода и частоты. По этим отличительным признакам сварочное оборудование разделяют на четыре класса:

контактная точечная сварка на переменном токе;
низкочастотная контактная сварка;
устройства конденсаторного типа;
сваривание постоянным током.

Существует многоточечные станки контактной сварки для сварки сеток на производстве. В таких аппаратах одновременно происходит сваривание в нескольких точках. Любое оборудование имеет свои плюсы, но самыми популярными стали одноточечные устройства переменного тока.

Работа на переменном токе

Аппарат контактной сварки, работающий на переменном токе, представляет собой трансформатор, во вторичной обмотке имеющий два электрода. В качестве материала для электродов контактной точечной сварки применяется медь. Между электродами помещают детали, которые специальным устройством прижимают друг к другу.

В первичной обмотке находится тиристорный модуль, через который питающее напряжение 220 В или 380 В поступает на обмотку. Подавая управляющий сигнал на тиристор, можно получить необходимую длительность тока для контактной точечной сварки. Изменяя угол открытия тиристора, можно регулировать форму сигнала, который приходит на вторичную обмотку.

В случае применения нескольких первичных обмоток можно получить набор коэффициентов трансформации, комбинируя их соединение. В результате во вторичной обмотке получается несколько уровней напряжения и тока. Это позволяет аппарату контактной точечной сварки работать в разных режимах.

Для управления оборудованием имеется дополнительный блок, который имеет реле, управляющую панель и схему контроллера.

Оборудование на конденсаторах

Аппарат для точечной контактной сварки может состоять из блока заряда конденсаторов, большой батареи емкостей, управляющего блока и электродов с механизмом прижима заготовок.

Принцип контактной сварки лежит в первоначальном достаточно длительном накоплении электрической энергии на обкладках конденсаторов и мгновенном ее выбросе при создании искусственного короткого замыкания через точку контакта.

Возможность накопления заряда в емкостной батарее позволяет использовать оборудование меньшей мощности по сравнению с другими сварочными аппаратами.

Благодаря постоянству емкости батареи получается нормированное выделение энергии на один сварочный импульс, что позволяет получать стабильный результат независимо от изменения сетевого напряжения и других характеристик сети.

Конденсаторная контактная сварка длится миллисекунды, что приводит к мощному выделению энергии в маленькой области контакта. Это позволяет применять ее при сварке сплавов с высокой теплопроводностью типа меди, а также металлов с разными тепловыми характеристиками.

Конденсаторные аппараты контактной точечной сварки с жесткой характеристикой, быстрым разрядом, широко используются в радиоэлектронике и приборостроении.

При расчете необходимой энергии на сварку того или иного соединения можно использовать формулу:

где С – емкость в фарадах, W – энергия в ваттах; U — зарядное напряжение в вольтах. Включая в контур заряда активное переменное сопротивление, можно регулировать величину зарядного тока, время заряда и потребляемую мощность.

Где применяют метод

Особенностью точечной контактной сварки является краткое воздействие на соединяемые изделия (от единиц миллисекунд до нескольких секунд), сварочный ток в несколько тысяч ампер и напряжение величиной от 1 до 2-3 вольт. При этом необходимо усилие в точке сварки от десятков до сотен килограмм. Маленькая площадь контакта приводит к малой области расплавления металла.

Благодаря этим особенностям точечную сварку используют при сваривании металлов толщиной от единиц микрон до 20-30 мм. Эти возможности обеспечили ее применение в радиоэлектронике, производстве приборов, авиационной и автомобильной промышленности, строительстве и многих других отраслях.

Невозможно представить авторемонтные мастерские без сварочных аппаратов точечной контактной сварки. При устранении вмятин они незаменимы. Все автомобили и самолеты созданы с использованием контактной сварки. Практически все литиевые батареи в ноутбуках соединены с помощью односторонней контактной точечной сварки.

Плюсы и минусы технологии

Широкое распространение технология получила из-за простоты и удобства использования сварочного оборудования, высокой производительности. Аппарат может обеспечить несколько сотен свариваний в минуту при малых затратах электроэнергии, при этом не выделяет никаких вредных веществ в атмосферу.

Технология легко поддается автоматизации. Для сварки не нужно сварочной проволоки, присадок и флюсов. Соединение получается прочным и без остаточных деформаций.

Единственный недостаток заключается в негерметичном соединении изделий. Аппарат работает прерывисто, производя соединение в отдельных точках, поэтому о герметичности речь не идет.

Возможные дефекты

При точечной сварке прочность соединения такова, что разрушения возникают в основном металле, так как сварные точки имеют большую толщину. Продолжительность сваривания и прижимное усилие имеют решающее значение. Если неправильно их рассчитать, то аппарат будет варить с дефектами.

Имеется три основных вида дефектов:

отклонения литой зоны от оптимума, ее смещение от точки контакта;
неполный провар в точке контакта:
изменение физико-химических свойств металла в точке сварки.

Самым опасным является отсутствие литой области. Происходит тепловое склеивание, при котором соединение выдерживает незначительные нагрузки. При переменных нагрузках и температурных перепадах происходит разрыв соединения.

Прочность нарушается при сильном давлении электродов аппарата контактной сварки, что вызывает вмятины. Также ослабляется прочность при выплесках металла.

Причины дефектов

Непровар часто обусловлен малым током или изношенностью контактной площадки электродов. Маленький ток может быть связан со слишком малым промежутком между сварными точками, что вызывает сильное шунтирование. Брак определяется визуальным осмотром и использованием специального оборудования.

Наружные трещины появляются от чересчур большого импульсного тока аппарата, слабого сжатия, загрязнения сварочной области, что изменяет параметры сварочной цепи. Изъян обнаруживается визуальным осмотром при использовании лупы.

При глубоких вмятинах от электрода необходимо разобраться с его контактной частью. Возможно, причина в слишком малом радиусе кривизны контактной площадки и слишком большом прижимном усилии. Дефект определяется визуально.

Причиной того, что при внутреннем выплеске металл вытекает в область между заготовками, может быть превышение сварочного тока аппарата, времени сварки и недостаток сжатия. Изъян определяется специальными приборами, может зафиксироваться и визуально из-за неплотного соединения деталей.

Внешний выплеск происходит при превышении длительности и силы тока, малом прижиме и перекосе электродов. Это можно заметить невооруженным глазом.

Внутренние трещины возникают от комбинации причин типа чрезмерный ток, длительность воздействия, загрязненная поверхность недостаточное сжатие и отсутствие поковочного воздействия в процессе кристаллизации. Изъяны выявляют специальной аппаратурой.

Смещение ядра возникает из-за неправильной установки электродов аппарата контактной сварки и их загрязнения. Причиной прожога являются недостаточный прижим соединяемых изделий, их загрязнения.

Устранение изъянов производится повторением процесса сварки. Если нельзя сваривать, например, недопустим повторный нагрев изделия, то дефектную область лучше высверлить и поставить заклепку.

Читайте также: