Точечная сварка
Свое название точечная сварка получила от вида сварного соединения, которое похоже на «точку». Точечная свар ка используется преимущественно для соединения листов металла небольшой толщины — до 5—6 мм. Соединяемые детали зажимаются между электродами, имеющими форму усеченных конусов с диаметром рабочей поверхности 4—12 мм, и через них пропускается ток. Полученное соединение так называемая сварная «точка» — по характеру напоминает заклепку, диаметр соединения соответствует диаметру торца электрода и обычно равен 4—10 мм. Для соединения деталей больших размеров можно поставить любое количество таких точек, обеспечивающее достаточную прочность. Точечная сварка широко используется в производстве автомобилей, самолетов, различных приборов, аппаратов и машин, металлической посуды и т. д. Машины для точечной сварки наиболее распространены и отличаются высокой производительностью, выполняя до нескольких сотен сварных точек в минуту.
Рельефная сварка по принципу очень похожа на точечную сварку.
Точечная контактная сварка
Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
Особенности техники и технологии точечной контактной сварки
При точечной контактной сварке соединение создается между торцами электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.
Точечной сваркой выполняют нахлесточные соединения листовых элементов одинаковой или разной толщины, соединения накладных деталей из стержневого или профильного проката с листовыми элементами, соединение пересекающихся стержней и др.
Конструктивное оформление узлов, конструкций и изделий, предназначаемых для точечной сварки, должно давать легкий и свободный доступ электродов машин к зоне сварки при наиболее простой конфигурации составляющих элементов. Не допускается введение больших ферромагнитных масс в сварочный контур машин, что имеет особо важное значение при использовании машин переменного тока. Сварку точек необходимо производить в последовательности, обеспечивающей наименьшую деформацию изделия.
Примеры наиболее распространенных типов сварных соединений на контактной точечной сварке приведены на рис. XIII.4.
При сварке элементов из низкоуглеродистой стали с толщиной каждой детали s не более 6 мм можно пользоваться следующими ориентировочными значениями основных конструктивных элементов точечного соединения (рис. XIII.5,а, б):
При отношении толщины деталей s/s1>2 минимальная величина нахлестки В и расстояние между осями соседних рядов точек С следует увеличить в 1,2—1,3 раза. При этом допускается увеличение глубины вмятин до 0,3 толщины деталей.
Размер и структура сварной точки, определяющие прочность сварного соединения, в значительной степени зависят от формы контактной (рабочей) поверхности электродов (см. рис. XIII.5,в, г). При сварке низкоуглеродистой стали преимущественно используют электроды с плоской рабочей поверхностью. Высокоуглеродистые и легированные стали, а также медь, алюминий и их сплавы сваривают электродами со сферической поверхностью.
В зависимости от числа свариваемых точек, схемы подвода тока к электродам и свариваемым деталям применяют следующие основные способы точечной сварки:
одноточечная двусторонняя (два электрода, питаемые от одного источника тока, расположены соосно с двух сторон свариваемых деталей);
двухточечная односторонняя (два электрода, питаемые от одного источника тока, расположены с одной стороны свариваемых деталей);
двухточечная двусторонняя (с каждой стороны свариваемых деталей соосно расположены по два электрода, питаемые от отдельных источников тока);
многоточечная односторонняя (несколько пар электродов, питаемые от отдельных источников тока, расположены с одной стороны свариваемых деталей).
Наиболее универсальным является способ одноточечной двусторонней точечной сварки, обеспечивающей возможность сваривать элементы строительных конструкций при толщине металла до 30+30 мм. Приводимые ниже данные (табл. XIII.9—XIII.15) относятся к этому способу точечной сварки.
Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: I—сварочный ток; Iт.о — ток термической обработки; Iо — ток удаления окалины; Iп — ток подогрева; Р — усилие сжатия; t — время.
Примечание. Давление при сварке 100 МПа, при остальных операциях 200 МПа.
В зависимости от толщины свариваемых деталей и вида металла применяют различные технологические циклы сварки одной точки, отличающиеся характером изменений во времени действия тока I и давления Р.
Режимы точечной сварки
Основными параметрами режима точечной сварки являются: сварочный ток I (или плотность тока I длительность действия импульсов тока t; усилие сжатия или давления электродов Р; диаметр плоской контактной поверхности электрода dэ (см. рис. XIII.5, в, г) или радиус закругления R сферической поверхности электрода диаметром Dэ.
В табл. XIII.10 даны размеры контактных частей электродов для точечной сварки деталей толщиной до 5 мм.
При расплавлении ядра точки жидкий металл удерживается от вытекания слоями, нагретыми до температуры пластического состояния. Чрезмерная выдержка под током может привести к перегреву ядра, образованию внутреннего или внешнего выплеска металла и продавливанию электродами наружных слоев детали, что приведет к снижению прочности соединения.
В ответственных конструкциях (изделиях) рекомендуется одновременно сваривать не более двух деталей. При этом их толщины не должны отличаться более чем в 3 раза.
Точечной контактной сваркой можно одновременно сваривать несколько деталей, однако с увеличением числа деталей качество сварного соединения снижается. Во всех таблицах режимов точечной сварки, кроме оговоренных случаев (см. табл. XIII.14), предусматривается соединение двух деталей.
В табл. XIII.11 приведены данные о точечной сварке низкоуглеродистой стали двумя режимами (средним и форсированным).
В табл. XIII.12—XIII.14 сведены данные о режимах (средних) точечной сварки углеродистых сталей, в табл. XIII.15 — точечной сварки алюминиевых сплавов.
Малышев Б.Д. Сварка и резка в промышленном строительстве т.1. -M. 1989
Сварка точечная
Свариваемые детали 1 (рис. 2) собирают внахлёстку и зажимают усилием FCB между двумя электродами 2, подводящими ток большой силы (до нескольких десятков кА) к месту сварки от источника электрической энергии 3 невысокого напряжения (обычно 3-8 В).
Детали нагреваются кратковременным (0,01-0,5 с) импульсом тока до появления расплавленного металла в зоне контакта 4. Нагрев сопровождается пластической деформацией металла и образованием уплотняющего пояска 5, предохраняющего жидкий металл от выплеска и от взаимодействия с воздухом.
Рис. 1. Схема нахлесточных соединений боковины кузова легкового автомобиля
Теплота, используемая при сварке, зависит от сопротивления между электродами и выделяется при прохождении тока непосредственно в деталях, контактах между ними и контактах деталей с электродами. Сопротивления самих электродов должны быть незначительны, так как выделяющаяся в них теплота не участвует в процессе сварки. Поэтому сечение электродов должно быть относительно большим, а материал электродов — обладать большой электро- и теплопроводностью. Электроды для точечной сварки изготавливают главным образом из меди и её сплавов.
Рис. 2. Схема точечной сварки
Рис. 3. Стадии цикла и циклограммы точечной сварки: а — без увеличения давления; б — с увеличением давления при проковке; 1 — сжатие деталей; 2 — включение тока; 3 — проковка; 4 — снятие давления с электродов
Перед сваркой контактные поверхности деталей зачищают металлической щеткой, пескоструйной обработкой или травлением и обезжиривают растворителями. Это необходимо для обеспечения стабильного процесса, который зависит от постоянства контактного сопротивления.
Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней (рисунок 3) и односторонней (рисунок 4). При односторонней сварке ток течет через верхний 3 и нижний 4 листы, но нагрев места контакта происходит только за счет тока, протекающего через нижний лист. Для увеличения этого тока снизу располагают токопроводящую медную подкладку 5. Одновременно происходит образование двух точек.
Рис. 4. Схема односторонней точечной сварки: 1 — сварочный трансформатор; 2 — электроды; 3 — верхняя заготовка; 4 — нижняя заготовка; 5 — медная подкладка
Режим точечной сварки может быть мягким и жестким.
Мягкий режим характеризуется плавным нагревом заготовок сравнительно небольшим током. Время протекания тока обычно 0,5 — 3 с. Мягкие режимы применяют для сварки сталей, склонных к закалке.
Жесткие режимы осуществляют при малой продолжительности (0,1 — 1,5 с) тока относительно большой силы. Давление электродов также большое. Эти режимы применяют при сварке алюминиевых и медных сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, а также высоколегированных сталей с целью сохранения коррозионной стойкости: на мягких режимах возможно обеднение металла хромом за счет образования карбидов хрома.
Точечную сварку широко используют для изготовления штампосварных конструкций. Толщина свариваемых металлов в среднем составляет 0,5-8 мм. Для осуществления точечной сварки все более широкое использование получают сварочные роботы.
В многоточечных сварочных машинах, предназначенных для изготовления специальных сварных конструкций (элементы кузовов автомобилей, вагонов, различных панелей) одновременно сваривается несколько точек (или несколько десятков точек).
Для осуществления процесса точечной сварки применяют специальные машины контактной сварки (рис. 5), которые в процессе работы выполняют две основные функции — сжатие и нагрев соединяемых деталей. В конструкции любой машины условно можно выделить механическое и электрическое устройства.
Рис. 5. Общий вид машины точечной сварки (а) и её основные узлы (б)
Основной частью механического устройства машины для точечной сварки (рис. 3, б) служит корпус 1, на котором закреплены нижний кронштейн 2 с нижней консолью 3 и электрододержателем 4 с электродом и верхний кронштейн 7. Нижний кронштейн 2 обычно выполняют переставным или передвижным (плавно) по высоте, что дает возможность регулировать расстояние между консолями в зависимости от формы и размера свариваемых деталей.
На верхнем кронштейне установлен пневмопривод усилия сжатия электродов 6, с которым соединена верхняя консоль 5 с электрододержателем 4. Для управления работой пневмопривода на машине установлена соответствующая пневмоаппаратура 8. Привод усилия может быть также пневмогидравлическим, гидравлическим и др. Корпус, верхний и нижний кронштейны и консоли воспринимают усилие, развиваемое пневмоприводом, и поэтому должны иметь высокую жесткость.
Электрическая часть машины состоит из сварочного трансформатора 10 с переключателем ступеней 11, контактора 12 и блока управления 9. Часто аппаратура управления смонтирована в отдельном шкафу управления. Контактор 12 подключает сварочный трансформатор к электрической питающей сети и отключает его.
Электрическое устройство машины предназначено для обеспечения необходимого цикла нагрева металла в зоне сварки. К электрическому устройству относится также вторичный контур машины, который образуют токоподводы, идущие от трансформатора к свариваемым деталям. Ток от трансформатора через жесткие и гибкие шины подводится к верхней 5 и нижней 3 консолям с электрододержателями 4. Консоли и электрододержатели с электродами участвуют в передаче сварочного тока и усилия и поэтому одновременно являются частями электрического и механического устройств машины.
Все части вторичного контура изготавливают из меди или медных сплавов, имеющих высокую электропроводность. Большинство элементов вторичного контура, сварочный трансформатор и контактор имеют внутреннее водяное охлаждение.
Принцип роботи контактного зварювання
Контактна зварювання «споттер» передбачає з’єднання деталей в одній або декількох точках. Зварювальні точки можуть мати різні розмір і структуру, які визначаються такими параметрами, як розмір і форма контактної поверхні електродів, зусилля стиснення, сила і час протікання зварювального струму, стан поверхні деталей.
Точкове зварювання — різновид контактного зварювання, в її основі лежить тепловий вплив електричного струму на зварювані деталі, а також їх стиснення. Контактна зварка передбачає застосування електродів з металів з високою електропровідністю, що дозволяє досягти мінімального опору.
В результаті розігріву і плавлення металу при протіканні електричного струму утворюється металеве ядро зварювальної точки, як правило, його діаметр становить від 4 до 12мм.
Є два різновиди, а точніше, режиму точкового зварювання — м’який і жорсткий. М’який відрізняється плавним зварюванням деталей за рахунок більшої тривалості зварювання. Струм при м’якій контактній зварці протікає від 0.5 до 3 секунд, а щільність струму складає до 100 А/мм^2. Застосування таких режимів — для зварювання закаливаемых сталей, вони дозволяють добитися меншого споживання струму, низьких навантажень на мережу, обладнання для такої зварювання дешевше.
Жорсткий режим відрізняється меншою тривалістю — до 1.5 секунд. Щільність струму досягає 300 ампер на квадратний міліметр. Таке обладнання використовується для зварювання кольорових металів і високолегованих сталей, також можливе застосування для зварювання деталей різної товщини.
Час подачі струму і докладання зусиль стиснень залежить від заданої заздалегідь циклограми процесу — обладнання налаштовується для конкретних випадків.
Застосування контактного зварювання
Використовуючи точкове зварювання, можливо робити до шестисот сполук в хвилину, зварювати найтонші деталі електронних приладів, сталеві листи товщиною до двох сантиметрів. Контактна зварка застосовується в автомобілебудуванні, літакобудуванні, суднобудуванні, сільському господарстві, її застосування широко поширене і в багатьох інших сферах.
Пристосування для різного виду робіт
Контактна зварювання «споттер» є апаратом односторонньої точкового зварювання. Таке обладнання дуже часто застосовуються для ремонту кузовних панелей автомобілів, особливо, для тих об’ємних деталей, до яких утруднений доступ зі зворотного боку — наприклад, пороги та двері.
Споттери дозволяють приварювати кріпильний елемент прямо на пошкоджену поверхню, а потім вм’ятину просто витягують за цей елемент, не витрачаючи час на розбирання і складання. Крім цього, багато обладнання дозволяє нагрівати метал, при невеликих пошкодженнях це позбавляє від витягування — метал сам по собі осаджується (набуває первісну форму).
Крім цього, застосування споттерів може бути розширене — в комплект часто входять зварні кліщі, які дають можливість проведення двосторонньої контактного зварювання — листи металу зварюються між собою.
До них притискаються мідні електроди, а самі листи стискуються один з одним за допомогою важільних кліщів. Протягом короткого часу листи розігріваються до критичної температури, метал плавиться і під тиском кліщів зварюється. При цьому він не повинен повністю розплавлятися — це негативно позначається на якості зварювання.
Часто зварювальне обладнання оснащене цифровими блоками управління і готовими програмами — для контактного зварювання достатньо лише вибрати вид зварювання, товщину металу, що зварюється, час зварювання і тому подібні параметри. Застосування таких апаратів досить просто, і користуватися ними може будь-хто.
Допоміжні інструменти
При контактній зварці споттером можуть знадобитися такі допоміжні інструменти, як кліщі, молоток, власники, металеві щітки, зубило, різні пристосування для самого апарату (залежить від комплектації, в якій поставляється обладнання), гребінки та інші пристосування для витягування вм’ятин, а також різні витратні матеріали — хвилеподібна дріт, шайби, зварювальні кільця, заклепки і так далі.
При виконанні потенційно небезпечної контактного зварювання варто використовувати засоби індивідуального захисту — рукавиці, халат або брезентовий костюм, захисні окуляри або щиток, черевики з захисними вставками, при необхідності — засоби захисту органів дихання.
Висновок
Ми розглянули точкову контактну зварку і її різновид — споттер. Як бачите, така контактна зварювання досить універсальна і її застосування доречно у багатьох випадках, при цьому освоїти обладнання та техніку контактного зварювання досить просто — це може кожен.
Інші статті
4 вер. 2015