Сварка прутков на контактной машине

Обновлено: 25.04.2024

Особенности сварки алюминия

Материал покрыт естественной оксидной пленкой, которая неодинакова по толщине и обладает большим электрическим сопротивлением. Свариваемость алюминиевых сплавов различна, но точечной сварке поддаются все. Трудность процесса зависит от сочетаний сплавов. Легче соединяются сплавы, имеющие высокий предел прочности.

Алюминий имеет высокую тепло- и электропроводность, поэтому точечная сварка сплавов требует использования кратковременных импульсов тока большой величины, превышающей в 3 раза значение, применяемое при сваривании низкоуглеродистой стали. Интервал температур ограничен.

Давления при работе с пластичными (неупрочненными) алюминиевыми сплавами такие же, как для низкоуглеродистой стали. Сплавы, упрочненные деформацией или термической обработкой, сваривают с давлениями, аналогичными работе с коррозионно-стойкими сталями.

Высокопрочный алюминиевый сплав при этом виде сварки имеет склонность к образованию дефектов усадочной природы (трещины, раковины, поры). По этой причине процесс проводится с применением ковочного усилия.

Качество сварного шва зависит от материала электродов и формы их торцов.

Технология сварки

Технология точечной контактной сварки алюминиевых сплавов включает такие операции:

Выбор технологии зависит от исходных данных: программы изготовления элементов, их конструкции (тип материала, габариты, толщина), оборудования и приспособлений.

Форма и размеры соединяемых деталей, а также расположение точек должны быть такими, чтобы детали в местах соприкосновения прижимались беспрепятственно. Толщина свариваемых деталей не должна превышать троекратную разницу.

Количество свариваемых единиц в одном пакете – 2, допускается – 3, в неответственных соединениях – 4.

Оборудование

Средства производства при контактной точечной сварке алюминия включают:

сварочное оборудование;
средства для подготовки поверхности;
приспособления, обеспечивающие точность сборки и сварки;
электроды;
устройства для проведения подготовительных, заключительных, доводочных операций;
аппаратура для контроля.

Сварочное оборудование

Используют машины для контактной сварки. Их главные функции – сжатие и нагрев соединяемых элементов. По виду используемой энергии классифицируются:

При выборе конструкции машины для сварки алюминиевого сплава учитывается скорость размягчения материала, составляющая 0.002-0.005 сек. Прилагаемое к электродам усилие должно быть достаточным для разрушения поверхностного слоя окиси.

Электроды

По причине высокой теплопроводности материала, имеются ограничения к типам применяемых электродов. Материал для их изготовления должен обладать хорошей электропроводностью (более 85%), жаропрочностью, твердостью. Это медные электроды, состав которых подбирается по типу свариваемого сплава.

Примерная стоимость медных электродов на Яндекс.маркет

Подготовка материала

Этап проводится после проведения окончательной обработки и пригонки деталей для свариваемого узла. Процесс заключается в удалении с поверхности алюминия окиси с применением механического или химического метода.

Механический способ

Выполняется вручную наждачной бумагой или с использованием специальных устройств (вращающихся металлических щеток).

Предварительная подготовка металла заключается в зачистке участков в зоне сварных точек на ширину 30-50 мм. Сварка при этом методе производится через 2-3 часа после обработки во избежание повторного окисления алюминия.

Химический метод

В специальных ваннах выполняется травление алюминия водным раствором ортофосфорной кислоты или каустической соды. Перед проведением процедуры заготовки очищают от загрязнений, обезжиривают и промывают в теплой и холодной воде. Длительность травления – 10-15 минут, после чего детали просушивают горячим воздухом.

Допустимые сроки хранения заготовок после травления:

3 дня при сварке машинами с энергией переменного тока;
1 день – аппаратами накопленной энергии.

Порядок работ

Последовательность операций контактной точечной сварки алюминия следующая:

Установка заготовок.
Плотное прижимание материалов между электродами машины для контактной сварки.
Подача через электроды энергии.
Нагрев деталей.
Образование расплавленного ядра.
Отключение энергии.
Непродолжительная выдержка заготовок между электродами в сжатом положении с целью охлаждения свариваемой зоны, уменьшения усадочной раковины при кристаллизации расплавленного металла.

Процесс работы автоматизирован и начинается с момента нажатия оператора на пусковую кнопку.

Контактная точечная сварка

Владельцы гаражей, дач или частных домов периодически проводят слесарные работы. Чаще они связаны с кузовным ремонтом автомобилей или восстановлением систем канализации и водоснабжения. И сварочный прибор – незаменимое устройство, без которого невозможно осуществить подобные процедуры. Может показаться, что для использования данного инструмента понадобятся определённые навыки, но практика показывает, что всё гораздо проще.

Особенности и принцип точечной сварки

Суть технологии состоит в соединении двух металлических листов, преимущественно не большой толщины. Но тут вместо привычного шва наносятся соединительные точки. Такое своеобразие позволяет скрепить максимально тонкие сплавы без деформации. Следует отметить, что точечная сварка применяется не только в домашнем хозяйстве, но и в крупной промышленности.

Плотность готового изделия будет завесить от следующих параметров:

форма и размер электродов;
продолжительность воздействия напряжения на объект;
чистота поверхности;
интенсивность электричества.

Схема точечной сварки

Скреплять можно чёрное и цветное железо, входящее в список значимых материалов на автомобильных авиационных и судостроительных заводах.

Основными преимуществами методики являются: высокие показатели производительности (до 10 заклёпок в секунду), нет необходимости использовать вспомогательные средства, достойные санитарные условия во время эксплуатации, точечная сварка может применятся в домашних условиях.

Скрепление элементов происходит за счёт сильного температурного влияния в месте прикосновения контактов.

В ходе реакции идёт кратковременное расплавление с последующим остыванием заготовки. Это и есть главный принцип действия точечной электросварки. Однако перед началом любых манипуляций рекомендуется внимательно изучить технику работы.

Принцип точечной электродуговой сварки

Технология процесса

Перед каждой операцией нужно тщательно очищать поверхность от грязи, ржавчины и прочих элементов. Если этого не сделать, велика вероятность получить хрупкое соединение. Затем оба предмета плотно соединяются плоскостями, и зажимаются между двух электродов. После через них пропускается электричество, которое и соединит предметы в данном месте.

Покупка такого оборудования обойдётся дорого, но любой желающий может сконструировать его из подручных средств. Схема простой точечной сварки будет отличным выбором, чтобы провести эксперимент и понять все тонкости сборки. Также агрегат легко создать из бытовых приборов, которые пришли в негодность. Например, контактная сварка своими руками часто делается из испорченных СВЧ печек.

Процесс точечной сварки

Самодельный аппарат из микроволновой печи

Задача этого этапа сконструировать удобный корпус и извлечь трансформатор из СВЧ печи. Если самодельная конструкция выйдет хорошей, точечная сварка будет приносить удовольствие. В качестве материала рекомендуется брать древесину. Изделие должно получиться в виде щипцов, при этом нижний брусок должен быть неподвижным, а верхний вертикально двигаться. К обеим частям проводятся шнуры от трансформатора, которые присоединяются к медным стержням (их закрепляют на конце агрегата). Также, для удобства, к кабелю подключается кнопка, нажатие которой будет подавать заряд на шпили.

Аппарат для сварки из микроволновой печи

Устройство для проведения точечной сварки практически сделано, остаётся сделать несколько моментов: ко вторичной обмотке подключается провод с вилкой, монтируется дополнительный выключатель, оголённые провода хорошо изолируются. Однако не нужно сразу приступать к эксплуатации, и аппарат для контактной точечной сварки необходимо протестировать на ненужных заготовках. Также, во избежание травм, следует правильно подготовить трансформатор.

Сборка трансформатора

Эта деталь является самой значимой, поскольку отвечает за увеличение выходного напряжения. Для качественного выполнения своих функций, он обязан иметь приемлемый показатель трансформации. Аппарат для точечной сварки, собранный своими рукам может нести опасность из-за сильного тока. Во избежание этого проводиться модификация:

получить доступ к первичной обмотке (срезать болгаркой боковую крышку) и аккуратно её извлечь;
удалить вторичный моток (можно не бояться его повредить, поскольку он в дальнейшем не пригодиться);
очистить сердечник от клея и бумаги;
при помощи резинового молотка забить первичный обратно.

Сборка аппарата для точечной сварки своими руками

Далее берётся толстый кабель с большим сечением, качественной изоляцией и за ранее установленными медными наконечниками. Он наматывается сверху первого мотка так, чтобы оба его конца выходили с одной стороны, и всё собирается обратно. На этом сварочный аппарат, а точнее его главная часть, готовы к использованию.

Создание электродов

Эти детали должны иметь высокую устойчивость к сильным перегревам. Тут отлично подойдут медные стержни с сечением не менее 15 мм. Можно сделать несколько контактов, которые будут иметь разную толщину. Таким образом можно проводить их замену в соответствии с проводимыми работами.

Ещё один вариант – использование двух жал от паяльника. Эти детали великолепно переносят большой жар, и прослужат долгое время.

Органы управления

Здесь имеется всего две системы управления: выключатель и кнопка подачи заряда. Первый монтируется в цепи первичной обмотки, чтобы придать вспомогательное сопротивление. Что касается подачи, то эту систему прикрепляют к верхнему щипцу. Это создаёт дополнительное удобство. Однако подавать энергию нужно после полного прикосновения шпилей. Иначе возникнет искра, которая может спалить контакты.

Шовная (роликовая) контактная сварка

Технология шовной контактной сварки была разработана в конце XIX века. Сварка ведется без плавящегося электрода и присадочного материала. Нагрев и расплавление небольшой области заготовок происходит за счет электрического разряда высокой интенсивности, периодически пропускаемого между двумя роликовыми электродами, к которым прикладывается значительно усилие на сжатие. Шов состоит из множества перекрывающихся зон проплавления. Метод предназначен для сваривания тонкого листового проката, в том числе и имеющего сложные пространственные формы.

Шовная контактная сварка

Описание технологии шовной сварки

Листовые заготовки накладываются друг на друга и сжимаются роликовыми электродами с большой силой. На электроды периодически подаются мощные импульсы тока, сила которого достигает тысяч ампер. Протекающий ток сильно нагревает контактное пятно между электродами, доводя метал до плавления. По окончании импульса зона расплавления кристаллизуется под сильным давлением, образуя шовный материал и соединяя заготовки в единое целое. Ролики перекатываются на соседний участок заготовки, подается следующий импульс и рабочий цикл повторяется. Вдоль линии шва образуется цепочка пятен точечной контактной сварки овальной формы. Эти пятна могут частично перекрываться, образуя непрерывную и герметичную шовную линию.

В зависимости от типа передвижения деталей и способа подачи импульсов тока шовная контатная сварка продразделяется на :

Шаговая. Давление роликов постоянно, детали перемещаются рывками, при остановке подается рабочий импульс. Получается прерывистая цепочка точек, сваренных контактным способом. Применяется при сваривании цветных сплавов и легких металлов. Не обеспечивает герметичности шовного материала.
Непрерывная. Усилие прижима постоянно, ток также подается постоянно. Практически применяется редко из-за быстрого расходования роликов, высокого расхода электроэнергии и перегревания свариваемых деталей, приводящего к их короблению.
Прерывистая. Усилие прижима сохраняется неизменным, скорость подачи заготовок также постоянная. Импульсы подаются с такими перерывами, чтобы обеспечить непрерывную линию шва за счет частичного перекрытия зон точечной контактной сварки.

Схема шовной сварки (принцип работы)

Машины и станки контактной сварки

Для роликовых электродов чаще всего используют бронзу. Изготавливают их в виде заостренных дисков диаметром 35-45 см, ширина рабочего обода 4-10 мм. Для сваривания сложных заготовок применяют аппараты с двумя и более роликовых пар.

Потребляемая мощность аппаратов варьируется в пределах от 25 до 300 киловатт.

Маломощными считают станки в 25-40 киловатт, средняя мощность — 4-100 , машины большой мощности потребляют от 100 до 300.

Устройство средней мощности МШ-2203 требует трехфазного электропитания 380 вольт, рабочий ток — до 22 тысяч ампер. Усилие прижима достигает 5 тонн

Сваривает машина контактной шовной сварки стальные листы толщиной до 1 мм. Существует две модификации – с вылетом роликов 400 и 700 мм.

Устройство машины для шовной контактной сварки

Основной несущей конструкцией аппарата является станина. На ней крепятся все остальные узлы:

источник питания;
кронштейн неподвижного ролика;
кронштейн подвижного ролика;
устройство прижима;
механизм подачи заготовки

Устройство прижима может быть ручным, пневматическим, гидравлическим или комбинированным. Ручной (точнее, ножной) привод обладает наименьшей мощностью.

Роликовые электроды изготовлены в виде сужающихся к краям бронзовых дисков, они закреплены на концах кронштейнов с помощью подшипников скольжения.

Устройство машины для шовной контактной сварки

Источник питания обеспечивает периодическую подачу тока большой мощности на электроды. Он также питает привод устройства прижима и механизма подачи. Источник питания у современных аппаратов выполняется по инверторной импульсной схеме с двойным преобразованием напряжения. Это позволяет снизить габариты устройства и исключить броски напряжения в питающей сети.

Шовные машины-клещи

Кроме стационарных сварочных машин, производители выпускают также переносные, или подвесные устройства. Они предназначены для сваривания тонкостенных изделий сложной конфигурации. Источник питания по-прежнему размещается на полу цеха, а ролики и устройство прижима смонтированы на подвижных клещах. Клещи с помощью шарнирного пневмопривода устанавливаются в положение, необходимое для работы.

Роликовый стенд для контактной сварки

Для сваривания конструкций в форме цилиндра (или системы сопряженных цилиндров), используют роликовые стенды. Они отличаются большим вылетом кронштейнов роликов, что позволяет сваривать достаточно крупные и протяженные конструкции. Стенд оснащен большим числом регулируемых опор, позволяющих закрепить цилиндрические заготовки разной длины и диаметра. Роликовые электроды приводятся в движение червячной передачей. Заготовки вращаются на стенде, и таким образом ролики проходят всю линию шва. На стендах получают ровные и герметичные швы высокой прочности.

Роликовый стенд для контактной сварки

Область применения

Шовная технология контактной сварки позволяет делать прочные, долговечные и герметичные швы, надежно соединяющие тонкостенные заготовки. Она находит применение в следующих отраслях:

Тонкостенные сварные трубы для трубопроводного транспорта и технологических установок.
Резервуары и сосуды низкого давления для химической, пищевой, транспортной промышленности.
Герметичные кожухи механизмов и приборов, транспортных средств.
Конструкции из тонколистового проката для промышленного оборудования и бытовой техники.

Производство, оборудованное машинами шовной сварки

Технология отличается от других сварных технологий наибольшей производительностью. Установка средней мощности выдает за час несколько сотен метров сварного шва.

Как получить герметичный шов

Герметичность шва обеспечивается созданием цепочки частично перекрывающихся точек контактной сварки. Сварное пятно после импульса, прошедшего через роликовые электроды, имеет форму овала.

Если правильно сочетать скорость подачи заготовок и периодичность следования сварных импульсов, то овалы будут перекрываться своими боковыми частями, образуя непрерывный и герметичный шовный материал.

Особенности способа сварки арматуры контактно-точечным методом. Оборудование и технология процесса

Точечная контактная сварка арматуры – сложный процесс, требуемый использования специальных технологий. Сплавление выполняется машинным способом.

Особенности использования для сваривания арматуры

Особенность метода – использование сильного нагрева и сдавливания. Качественное соединение обеспечивается при любом положении арматуры.

По сравнению с электродуговым способом контактный точечный метод обладает рядом преимуществ:

повышение производительности труда;
экономия материалов;
облегчение условий работы;
усиление прочности соединений;
улучшение качества изделий.

Необходимое оборудование

Для соединения арматурных каркасов железобетонных изделий применяют специальные контактные машины. Функции механизма – сжатие и нагрев свариваемых деталей.

Главная часть машины для точечной контактной сварки – корпус. На нем закреплены:

передвижной нижний кронштейн с консолью;
электродержатель с электродом;
верхний кронштейн с установленным пневматическим приводом усилия сжатия электродов.

Пневмопривод соединен с верхней консолью, имеющей электродержатель. Управление работой пневматического привода осуществляется с помощью пневмоаппаратуры.

Примерная стоимость аппаратов для контактной точечной сварки арматуры на Яндекс.маркет

Сварка конструкции громоздкой конфигурации, которую к стационарной контактной машине подать невозможно, осуществляется с помощью подвесного механизма, имеющего отдельно расположенный или встроенный трансформатор. Рабочий орган машины с отдельно размещенным трансформатором – сварочные клещи, к которым питание подводится по гибкому кабелю.

Технология

Число перекрещивающихся стержней, оплавляемых одновременно, должно составлять не более четырех. Самая высокая прочность сварных точек достигается при соединении двух прутков.

Технологический процесс точечной сварки арматуры включает:

Режимы сварки

К параметрам режима относятся:

сварочный ток;
размеры контактной поверхности электродов;
усилие сжатия прутков электродами машины.

Режимы процесса условно подразделяют на жесткий и мягкий.

Жесткий

Для жесткого режима характерно:

непродолжительность протекания сварочного тока большой плотности (120-360 а/мм 2 );
кратковременный нагрев свариваемого материала.

Жесткий режим применяют для сплавления арматуры малого диаметра:

круглых стержней с плоскими включениями сортового проката;
гладких прутков с прутками периодического профиля;
холоднообработанной арматуры.

Преимущества жесткого режима:

уменьшение времени на рабочий процесс;
повышение производительности.

К недостаткам относятся:

Мягкий

Этот режим используется для соединения прутков большого диаметра. Длительность протекания тока – большая, плотность – маленькая (80-160 а/мм 2 ). Нагрев заготовок происходит плавно.

небольшое количество потребляемой мощности;
недорогое оборудование.

Недостатками считаются снижение производительности труда, увеличение расхода электроэнергии, пережог или перегрев металла ядра.

При сварке арматуры разного сечения режим процесса определяется по стержню наибольшего диаметра. Если условия работы не соответствуют заявленным, режим подбирается опытным путем.

Схема точечной сварки

Подготовка арматуры

Для обеспечения прилегания друг к другу в зоне контакта прутки перед соединением выправляют. Затем проводят зачистку их поверхности в точках перекрещивания до чистого металла.

Способ подготовки поверхности зависит от материала стержня, состояния его поверхности. Удаляют загрязнения, пленку, ржавчину.

Следующий этап – сборка под сварку. Прутки укладывают между электродами и фиксируют в нужном положении, плотно прижимая.

Процесс соединения

Алгоритм контактной точечной сварки арматуры состоит из этапов:

Подготовленные стержни укладываются в заданном положении между электродами контактной машины и плотно прижимаются в точке соединения.
В зону контакта подается питание и происходит нагрев металла до состояния пластичности. Прижатие способствует созданию уплотняющего пояса в свариваемой точке, что не позволяет металлу растекаться.
В результате совершения усилия сжатия электродов происходит сварка арматуры.

Имеется два способа – непрерывным и прерывистым оплавлением. Аппаратами для контактной сварки поддерживаются оба режима.

Непрерывный метод заключается в постоянном воздействии тепла, расплавляющего торцы прутков. Концы оплавляются до получения сварного соединения. Способ используется для соединения арматуры класса А1 и подходит для изделий, не подверженных упрочнениям.

Прерывистое оплавление подразумевает непостоянное воздействие дуги. Метод применяют для соединения прутков, обработанных способом горячего проката.

Читайте также: