Виды контактной точечной сварки

Обновлено: 16.05.2024

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

Принцип работы аппаратов контактной сварки

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

1. Механический, включающий в себя:

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

2. Электрический. Данный блок состоит из:

сварочного силового трансформатора;
регулятора выходного напряжения, который переключает число витков в первичной обмотке трансформатора;
вторичного контура, через который ток подводится к деталям;
прерывателя первичной цепи для включения и выключения тока;
регулятора цикла – устройства, задающего последовательность сварочных операций, их длительность, и регулирующего другие необходимые параметры.

Пневмогидравлический – содержит фильтры, устройства для смазки движущихся частей, систему, подводящую воздух к приводу сжатия (штуцера, воздушные клапаны, вентили) и систему регулировки давления;
Блок водяного охлаждения аппарата.

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

Основными преимуществами этого метода являются:

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

К недостаткам способа относят:

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

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

Виды контактной сварки

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

Точечная сварка

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

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

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

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

Рельефная сварка

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

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

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

Шовная сварка

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

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска

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

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

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

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

Стыковая сварка

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

Стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами

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

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

Машины для контактной сварки

Сварочные аппараты разделяют на группы по следующим критериям:

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

Конкретный вид машины выбирается в зависимости от выполняемой задачи.

Расходные материалы

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

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

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

Технология контактной сварки

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

Меры предосторожности

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

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

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

Подготовка поверхностей

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

Дефекты сварки и контроль качества

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

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

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

Обозначение контактной сварки на чертеже

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

Что такое точечная сварка. Принцип работы и особенности

Уже более 150 лет людям известен способ соединения металлов, называемый точечной сваркой. Этот способ позволил автоматизировать и сделать массовым производство автомобилей, сельскохозяйственной техники, самолетов и тысяч наименований бытовой продукции. Благодаря относительно простому принципу действия, точечная сварка приходит и в быт обычных мастеров-любителей, автослесарей, жестянщиков.

Принцип действия точечной сварки

Технология контактной сварки работает довольно просто — детали плотно сжимаются и через кратчайшее расстояние подается мощный электрический импульс. Металл разогревается, в точке соприкосновения образуется расплавленное ядро. Так как детали сжаты, происходит диффузия металлов. Ток выключается, точка остывает, металл кристаллизуется. Сварная точка получается прочной, при попытке разорвать соединение лопается материал рядом с точкой. Принцип работы аппаратов сварки — генерирование этого импульса и плотное сжатие деталей.

Чтобы импульс тока хорошо разогрел металл, он должен быть с большой силой и низким напряжением. Промышленные аппараты имеют характеристики: напряжение на контактах всего 1 — 3 Вольта, способны давать силу тока в 10 — 15 килоАмпер.

Устройство аппарата точечной сварки

Любой аппарат точечной сварки состоит из двух блоков:

Чтобы получить мощный разряд при небольшом напряжении, потребуется трансформатор индукционного типа. Соотношение первичной и вторичной обмоток позволяет получить электрический импульс, достаточный для расплавления металла.

Зажимные клещи состоят из двух медных или графитовых контактов, расположенных на разных рычагах, и прижимного механизма. Прижимы бывают с разным приводом:

Механические. Состоят из мощной пружины и рычага, сжатие металлов происходит за счет мускульной силы. Применяются в самодельных или бытовых аппаратах, не дают должного контроля за степенью сжатия, обладают малой производительностью.
Пневматические. Наиболее популярны для переносных ручных аппаратов, легко регулируются при помощи изменения давления в воздушной магистрали. Недостаток — сравнительно медленные, не дают возможности изменения давления в процессе сваривания.
Гидравлические. Не так популярны, гидравлический привод также медленный, но обладает большей широтой настроек, благодаря применению перепускных регулируемых клапанов.
Электромагнитные. Самые «молниеносные», применяются как на ручных аппаратах, так и на больших стационарных. Позволяют регулировать сжатие металлов в процессе сварки, что позволяет добиться провара и отсутствия «выплесков» металла.

Усложнение конструкции возможно при использовании контуров жидкостного охлаждения на нагруженных аппаратах, применении различных систем управления током и прижимом, роботизации перемещения электродов.

Где применяется

Точечную сварку применяют для соединения различных конструкционных металлов и сплавов. Особенности технологии — экологичность, скорость, надежность, легкость автоматизации — позволяют широко применять ее в:

автомобилестроении для сборки кузовов;
ювелирном деле для соединения деталей;
микроэлектронике для спайки микросхем;
производстве сварных арматурных каркасов для монолитных плит;
производстве корпусов, деталей товаров народного потребления.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ точечной сварки особо выделяются:

прочность соединения;
технологичность;
экономичность;
возможность соединения как толстых, так и ультратонких деталей;
возможность автоматизации и роботизации сварочного процесса;
высокая культура производства и экологичность;
универсальность в материалах и возможность масштабирования.

Среди недостатков можно выделить:

сложность диагностики сварного соединения;
требования к чистоте металлов при сварке;
сложность настройки аппаратуры.

Оборудование и материалы для точечной сварки

Чтобы варить точками необходимы:

аппарат для точечной сварки;
свариваемые зачищенные детали;
для защиты деталей от коррозии можно применять токопроводящий грунт или мастику.

Техника безопасности при точечной сварке

Главное при использовании аппаратов точечной сварки — соблюдение правил электробезопасности. При эксплуатации техники не должно быть оголенных контактов, нарушений изоляции кабелей. Все контакты при подключении аппарата к сети должны соответствовать номинальным параметрам, обязательно применение дифавтоматов и заземления.

При удерживании металлов используйте диэлектрические перчатки, рукоять клещей должна быть надежно заизолирована.

Средства защиты

Стандартный набор сварщика вполне подойдет для работы с точечной сваркой. Плотная роба, хлопчатобумажные или спилковые перчатки, прозрачный щиток или очки, респиратор или вытяжка — вот весь набор средств защиты.

Меры безопасности

Всегда проверяйте оборудование перед началом работ! Детали корпуса должны быть надежно заземлены, ручки и держаки — заизолированы.

Обслуживание и перенастройка аппарата производится в выключенном состоянии.

Педаль или кнопка управления должна находиться в удобном месте.

Сварщик должен прочно держать заготовку или инструмент, твердо и устойчиво стоять.

Технология и процесс точечной сварки

В зависимости от толщины металлов, их вида, условий технология сварки может отличаться деталями. Но в целом порядок работ одинаков.

Точечная варка происходит в несколько этапов:

Подготовка поверхностей. Они должны быть очищены от непроводящих ток лакокрасочных материалов и окислов, а также без напряжения плотно присоединяться.
Сжимание деталей. Для этого привод клещей прочно сжимает поверхности, они частично деформируются. Это нужно для возникновения участков проведения тока именно между контактами клещей.
Нагрев деталей электрическим импульсом. Чем толще детали, тем дольше приходится держать нагрев. Импульс может быть как постоянный, так и с регулируемой силой тока, переменный.
В автоматических станках есть этап ослабления давления на детали — это нужно для предотвращения выдавливания металла из расплавленного ядра. В ручных механических клещах этот этап пропускается.
Ток выключается. На глаз момент выключения тока можно определить по нагреву области между электродами — как только металл начинает краснеть, ток отпускается.
Прижим или проковка во время остывания металла. Нужны для формирования прочной кристаллической структуры сварной точки.
Деталь готова.

В зависимости от вида металлов применяются различные настройки. Качество соединения зависит от технологии сварки, типа импульса, режимов сжатия деталей.

Дефекты и причины их возникновения при точечной сварке

Несмотря на технологичность, точечная сварка требует точных настроек и постоянного контроля за качеством на производстве. Среди дефектов можно выделить:

Прожог. Он выглядит как отверстие в обеих деталях, сплавленные края легко отрываются.При слишком высокой силе тока, большой длительности импульса или избыточной силе сжатия металл перегревается и стекает. Для снижения риска прожога стоит снизить силу тока или прижима.
Выплески. При сильном сжатии или долговременном слабом импульсе металл выходит из расплавленного ядра, на его месте образуется пустота. При работе выплески выглядят как искры, вылетающие из точек. До известного предела выплеск не вредит, так как компенсируется сжатием деталей, но точка будет менее надежной — толщина вокруг точки неизбежно уменьшается.
Непровар. Слабый импульс, недостаточная сила сжатия, ослабление клещей при сваривании приводят к непрогреву ядра. Такая точка будет «склеена», но при нагрузке оторвется. Непровар может возникнуть, если сварные точки расположены рядом — соседняя точка выступает шунтом, через который проходит часть электрической энергии. Соответственно, она не будет затрачена на расплав металла.
Уменьшение диаметра сварки. Если импульс будет коротким или детали не будут прилегать плотно, образуется недостаточная площадь расплава. В этом случае в одной точке может быть один или несколько микрорасплавов, которые в сумме значительно слабее монолитной точки.

Трещины и разрушение основного металла. Возникают в случае отсутствия сжатия, близости точки к краю нахлесточной полосы, грязном металле. Визуально при помощи увеличительного стекла этот дефект обнаружить легко.

Исправление дефектов сварки

Диагностика точечной сварки довольно сложная процедура. Привычные ультразвуковые методы исследования не дают точной картины, поэтому на производствах с автоматизацией проводят тесты с разрушением контрольных образцов.

Выявленные дефекты исправляются следующими методами:

повторным провариванием точкой;
высверливание и последующая сварка полуавтоматом;
наружные выплески поддаются зачистке;
проковка горячей точки;
установка сварной или вытяжной заклепки.

Обозначения точечной сварки на чертежах по ГОСТ

Порядок в производстве обеспечивается правильной технической документацией. Точечная сварка имеет свое обозначение на чертеже, которое дополняется специальным буквенным кодом. На лицевой плоскости обозначаются контуры свариваемой области, и крестами места точек. На боковом разрезе точка сварки выглядит как состыкованные заштрихованные плоскости.

Покупать или сделать своими руками?

Несмотря на распространенность технологии, стоимость профессионального оборудования довольно высока. Поэтому среди домашних мастеров ходят схемы самостоятельного изготовления устройства для точечной сварки из простейшего трансформатора и механических клещей. Сделать своими руками можно как мощный аппарат для соединения 4-5 мм металла, так и ювелирный прибор, способный помочь радиомеханику. Ручная работа в гараже не требует дорогого оборудования.

Такой аппарат вполне способен варить неответственные стыки. Если же от прочности сварки зависит жизнь человека (например, кузовной ремонт), лучше приобрести заводское устройство машинной точечной сварки с пневматическим приводом клещей и настраиваемым контроллером или применить другие виды сварки.

Качество изготовления заводских аппаратов выше, они рассчитаны под конкретные задачи, прочность соединений выше, присутствует техника безопасности. Эти аппараты позволяют варить много, и настроены на работу на производствах.

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.

Принципы работы и устройство контактных аппаратов для сварщиков

При соединении деталей внахлест обычный сварной шов положить невозможно. Для производства и ремонта тонкостенных деталей используют аппарат контактной сварки. Он соединяет элементы тонких деталей за счет точечного разогрева материала и соединения его с большой скоростью, без брызг, присадочного материала и шлака.

Технология

Свое название контактный сварочный аппарат получил за соединение при непосредственном взаимодействии электродов с поверхностью обрабатываемых деталей. Варочной ванны, как при других способах соединения деталей нет.

Электроды прижимаются с двух сторон к сложенным друг на друга деталям.
Электрический разряд с током от 3000 А и малым напряжением до 6 Вт за десятые доли секунды нагревает металл на очень ограниченном участке.
Края фигурно вырезанного электрода не дают горячему металлу растекаться и разбрызгиваться. Они создают границу соединения материалов.
Создается давление, под которым смешиваются разогретые металлы.

Контактный способ соединения листов высокопроизводительный, без образования брызг и шлака. Соединение происходит за счет соединения материала самих деталей, без присадочной проволоки и защитного слоя флюса или газа. Ток подается не постоянно, а импульсами.

Сфера использования

Контактная сварка применяется для тонких деталей, соединяемых внахлест и встык. Ее технология, применение и качество шва должны соответствовать ГОСТ 2601-84 пунктам с 36 по 43. Широко распространенный электродуговой нагрев создает высокие температуры и прожигает тонкий лист. Точечная технология позволяет соединять без перегрева низколегированные стали, алюминий, медь.

На машинах точечной сварки соединение элемент о происходит с высокой скоростью и имеется возможность параллельной работы сразу нескольких электродов. Их используют на конвейерах в приборостроении, автомобильной и авиационной промышленности, при создании различных атрибутов для строительства оград.

Сетку различных видов и фигурные изделия, цепи из колец и проволоки может сделать многоконтакный станок или целая линия аналогичного оборудования. С помощью контактной сварки соединяют элементы кузова машин, профили дверей и окон, прикрепляют ручки и другие фрагменты металлической посуды, создают различные приспособления для сельского хозяйства.

Аппараты для контактного соединения устанавливают в мастерских, где производят авторемонт, кузовные работы, восстанавливают бытовую технику. С помощью контактных электродов варится нержавейка, производится ремонт радиатора, восстанавливается аккумулятор.

Виды оборудования

По мощности оборудование делится на бытовое, работающее от сети 220 В с рабочим током от 3000 А, и промышленное, выдающее более 10000 А. Контактный сварочный аппарат по своей размерам и мощности может быть:

стационарный;
ручной;
передвижной;
подвесной;
настольный;
универсальный;
промышленный специальный.

Каждый тип моделей может работать по различным технологиям, в зависимости от устройства.

Аппарат

Для соединения деталей используют роликовые электроды. Они скользят с двух сторон от свариваемых листов. Между ними возникает электрическая дуга, проходящая через металл, расположенный между ними. Одновременно поверхности роликов создают необходимое для соединения разогретого материала давление.

Контактная сварка роликами позволяет создавать непрерывное прочное соединение 2 тонких деталей. Шов может иметь любую конфигурацию.

Чтобы соединить тонкий лист и толстую деталь, используют один роликовый медный электрод со стороны заготовки меньшей толщины.

[stextbox контактной непрерывной обработки устанавливают на массовое производство однотипных изделий. Они оправдывают затраты на их приобретение на конвейерах.[/stextbox]

Разновидностью контактной технологии неразъемного соединения является точечная сварка. Для нее используют специальные электроды, разные по конфигурации в зависимости от конфигурации соединения. Расположение электродов аналогично роликам, с 1 или 2 сторон. Через них поступает на металл электрический ток, разогревая свариваемую точку. Одновременно происходит сжатие.

Многоточечная машина

Точечная сварка происходит со скоростью до 600 контактов в минуту. Многоточечный аппарат имеет несколько электродов, работающих от одного блока питания. Используют такие машины на производстве для массового создания однотипных изделий. В основном это соединение переплетений металлических решеток для ограждений и заборов, цепей, декоративных полос.

Настройка всех рабочих электродов производится с одного пульта. Заготовки подаются автоматически. Сварщикам на автоматизированных машинах точечной прессовой сварки остается только следить за процессом и периодически корректировать настройки.

Работа на переменном токе

Электрическая схема аппарата соединения переменным током наиболее простая. Она собрана из силового трансформатора и тиристоров. Электросхема, состоит из нескольких первичных обмоток. Она позволяет использовать как регулятор сварки переключение с одной обмотки на другую, изменяя коэффициент трансформации.

Если необходима прихватка для стыкового соединения контактной сваркой, инвертор работает в ручном режиме. Реле времени не управляет током. Он поступает в точку соединения, когда рука сварщика нажимает кнопку на аппарате или нога специальную педаль на полу. Накопленный на конденсаторе ток поступает через понижающий трансформатор на электроды.

Оборудование на конденсаторах

На блоке конденсаторов накапливается электрический заряд и в момент сварки подается через электроды на свариваемые детали в виде сильного разряда. Используется конденсаторная технология в основном в промышленных машинах контактной сварки, на которых устанавливается мощное оборудование по накоплению энергии между разрядами за доли секунды.

По типу образования шва конденсаторная сварка делится на виды:

Точечной сваркой соединяются тонкие листовые детали с более толстыми или такими же. Электрод прижимается сверху, производится разряд с высоким током и малым напряжением для расплавления верхнего листа и части поверхности нижнего по малой площади контакта. Затем создается давление по периметру нагрева для спаивания металла листа с поверхностью нижней детали.

При стыковом соединении листы состыковываются плотно, без зазора. В точке сварки происходит быстрый нагрев до расплавления кромок и их соединение.

В шовной контактной сварке в отличие от других видов, вместо электродов применяют токопроводящие ролики. Они перемещаются вдоль линии соединения с 2 сторон соединяемых листов. Через равный промежуток времени между ними возникает дуга. Она прогревает оба листа и соединяет их посредством давления.

[stextbox сварка позволяет экономно расходовать электроэнергию и работать от источников питания с низким напряжением.[/stextbox]

Недостаток технологии в оборудовании со сложными электрическими схемами, большим количеством конденсаторов и других деталей. Варить можно только тонкие листы толщиной до 2 мм.

Специальные электроды

У чистой меди высокая электропроводность и теплоотдача, но низкая твердость. Она хорошо, без брызг нагревает свариваемый металл в месте контакта, но теряет свою форму от прижатия. Электроды для точечной сварки делают их сплава меди с добавлением компонентов, повышающих ее прочность без снижения электропроводности:

алюминий;
бериллий;
кадмий;
магний.

Лучше всего упрочняет медь добавление магния и кадмия. Они почти не изменяют теплопроводность электродов.

В зависимости от места и формы соединения, подбираются электроды различной формы с закругленным наконечником или выборкой по торцу определенной формы.

[stextbox отдела передовых методов сварки, сварщик исследователь завода сварочного оборудования и оснастки Петрусевич Н. П.: «Состав сплава электрода контактной сварки выбирается по значению поверхностной температуры. Хромистая БР.Х08, кремненикелевая Бр.НК и кадмиевая Бр.Кд1 используются для роликовых электродов и легкой сварки 120⁰ – 200⁰C на поверхности. При температуре 250⁰ – 300⁰C на поверхности, которая возникает при соединении медных, алюминиевых листов и низколегированных среднеуглеродистых сталей, используют электроды из сплава меди марки МС и МК. Для высокоскоростной промышленной сварки в режимах 450⁰ – 500⁰C выбирают бронзы, легированные цирконием и хромом».[/stextbox]

Плюсы и минусы технологии

Группа сварочного оборудования, работающая по технологии контактной сварки, имеет ряд положительных качеств:

не используются расходные материалы;
нет брызг;
малая остаточная деформация;
аккуратное соединение;
высокая производительность;
экологичность;
легко встраиваются в автоматические и полуавтоматические линии.

Для контактной сварки не нужны присадочная проволока, плавящиеся электроды и флюс или газ для защиты шва. Поскольку соединяемый материал прогревается изнутри, брызги отсутствуют. Края электрода прижимаются к поверхности и не дают шву растекаться.

Участок сварки имеет малую площадь. Детали не теряют своей формы и не требуют рихтовки. Медный и бронзовый электрод не выделяет вредных веществ, нет горящих и окисляющийся веществ.

С помощью контактной сварки можно варить с большой скоростью срезу несколько швов. Аппараты легко встраиваются в любые линии, настраиваются на работу в автоматическом режиме.

К недостаткам контактной сварки относится ограничение в толщине свариваемых деталей. Точечной сваркой невозможно создать герметичные швы емкостей и труб, особенно работающих под давлением. Расстояние до шва ограничивается длиной электрода.

Сложно самостоятельно создать сварочный аппарат для контактной сварки. Чертеж представляет собой сложную электрическую схему из большого количества диодов, обмоток, конденсаторов и других деталей. Такая работа по силам только профессиональному электрику.

Как работают?

Аппарат понижает напряжение и накапливает на конденсаторах ток, увеличивая его значение. Сжимание деталей позволяет создавать прочное соединение при нагреве металла ниже температуры жидкого состояния.

Фазы процесса

Процесс контактного сваривания происходит в следующей последовательности.

Сжатие деталей до состояния пластической деформации. При этом сглаживаются микронеровности, и увеличивается площадь контакта.
Включается импульс тока. Происходит нагрев металла в точке соединения до образования жидкого ядра.
В жидком металле под давлением происходит соединение на молекулярном уровне.
Происходит осадка контактной зоны по периметру соединения. Образуется уплотняющий пояс.
Охлаждение и кристаллизация металла.

После отключения тока усилие прижима увеличивается для создания однородного шва и предотвращения выплескивания расплавленного металла.

Возможные дефекты и причины их образования

Инструкция, определяющая требования к качеству сварных контактных швов, делит все дефекты на группы:

искажение формы литой зоны;
несплошность металла в зоне соединения;
изменение свойств материала.

При смещении электрода или его перекашивании изменяется форма литой зоны. В результате происходит разрушение металла по границе контакта при возникающих динамических нагрузках или вибрации. Прочность металла снижается при изменении формы электрода вследствие износа или неправильной заточки, сильном прижиме до вмятин. При выходе наружу разогретого металла, снижается коррозионная стойкость материала.

Причиной непровара может стать малое значение тока и очень сильное прижатие. При подаче на тонкие детали повышенного тока, происходит прожог и отделение тонкого листа по периметру контакта. Высокий ток и чрезмерное давление вызывает образование трещин вокруг шва, так же, как и неочищенная поверхность деталей.

Расплавленный металл может выплеснуться в пространство между деталями, при повышенном токе или увеличенном времени импульса, особенно если электроды стоят не в одной оси.

Аппараты бытового типа работают от тока сети 220 В. Они незаменимы при ремонте автомобилей и бытовой техники, соединении тонких листов, включая алюминий и медь. Правильный режим в домашних условиях можно подобрать экспериментально.

Читайте также: