Стикова зварювання - методи і технологія процесу

Стикова зварювання є одним з видів контактного зварювання, в результаті якої здійснюється з'єднання деталей по торцевій поверхні при нагріванні до температур плавлення під впливом великої величини електричного струму і посиленого притиснення зварювальних стиків.

Технологія стикового електрозварювання металів

За своєю суттю Стикова зварювання металів є окремим випадком контактного електрозварювання, тому технологічно процеси і пристрій апаратів для цих обох видів електрозварювання дуже схожі і мають лише кілька технічними відмінностями.

Зварювальний апарат для контактної і стикового зварювання складається з:

• силового зварювального трансформатора великої потужності;
• нерухомого електрода;
• рухомого електрода;
• механічним або електромеханічним приводом рухомого електрода;
• системи управління технологічним процесом.

Силовий зварювальний трансформатор для контактного електрозварювання має свої особливості, які полягають в тому, що, на відміну від простої зварки, йому не потрібно створювати велику напругу на зварювальних електродах для розпалу й підтримки високотемпературної плазми зварювальної дуги. Це обумовлено тим, що сам процес звичайної контактного зварювання відбувається в результаті локального оплавлення металу в місці безпосереднього контакту електродів з поверхнею деталей, т. Е. В місці змикання електродів або з різницею при стиковому зварюванні в контакті поверхонь, що зварюються торців деталей, т. Е. встик.

Тому силові зварювальні трансформатори характеризуються низьким вихідним (вторинним) напругою від 2 до 10 вольт, але при цьому здатні видавати великі робочі струми зі значеннями від одного до десятка кілоампер.

Безпосередньо сам процес стикового контактного зварювання відбувається в наступній послідовності:

• Спочатку зварюються деталі закріплюють у спеціальних затискачах, які, в свою чергу, є електродами. При цьому зварювальний верстат влаштований так, що площа контакту в таких затискачах повинна бути досить великий у порівнянні з свариваемой поверхнею торців і тому, як правило, затискачі максимально повторюють і відповідають формі поверхні деталей, що зварюються, якщо треба круглої або плоскої.
• Далі, рухливий зажим з великим зусиллям за рахунок електромеханічного приводу притискає край стику деталі, що зварюється до стику деталі в нерухомо закріпленому затискачі.
• Після того, як деталі міцно притиснуті, включають зварювальний трансформатор всього на кілька секунд для того, щоб через електроди і зварювану деталь пройшов великий сили електрострум, який і виділяє найбільшу теплоту в місці найменшого контакту, т. Е. На стику деталей.

Таким чином, високотемпературне оплавлення поверхні контакту і заздалегідь прикладена великий тиск сприяє міцному з'єднанню деталей.

Розрізняють два основних промислових способу застосування стикового контактного електрозварювання, які залежать від технології нагріву контактної поверхні стиків деталей, а саме:

• методом опору,
• методом оплавлення.

Стикова зварювання методом опору

Зварювання методом опору виробляють за традиційною технологією, коли на початку деталі стискаються за допомогою великого осьового зусилля, що сприяє утворенню щільного контакту стикуються поверхонь.
І тільки після цього включають силовий трансформатор і подають зварювальний струм за рахунок проходження якого і нагрівається до температури плавлення поверхню торців. А заздалегідь прикладена стиснення сприяє осаді контактируемих поверхонь і освіти міцного нерозривного з'єднання.

Основним технологічним вимогою методики стикового зварювання опором є необхідність відключення електричного струму в момент початку опади торців деталей, т. Е. В момент початку інтенсивного оплавлення місця контакту.

Як правило, стикове зварювання методом опору застосовують при з'єднанні металопрокату з круглим або прямокутним перетином, при цьому загальна площа контактної поверхні не повинна перевищувати 250 мм 2, що безпосередньо залежить від властивостей металу для кожного виду профілю.

Обов'язковою умовою для якісного виконання такого виду зварювання є необхідність в обов'язкової попередньої підготовки деталей, що полягає в точній підгонці торців і ретельної механічної очистки та додаткової або хімічній обробці.

Стикова зварювання методом оплавлення

Для виконання стикового електрозварювання методом безперервного оплавлення в більшості випадків не потрібне проведення особливої ​​попередньої підготовки деталей і ретельне торцювання їх поверхонь.

На початку частини заготовок просто закріплюють в електродах-затискачах і на них відразу подається електричний струм. Після цього починають поступове зближення деталей, поки не відбувається зіткнення торців, яке утворюється спочатку лише по малій частині поверхні або як би з окремих нерівностей і виступів. Так як отримується первісна площа поверхні контакту дуже мала, то через неї починає протікати електричний струм з високою щільністю, що викликає моментальне нагрівання і розплавлення. Тому процес супроводжується іскрінням і частковим розльоту розплавленого металу, що, в свою чергу, сприяє викиданню забруднень і шлаку з місця зварювання. При подальшому зближенні відбувається утворення міцного сплаву по всій поверхні контакту торців деталей.

Стикового електрозварювання методом оплавлення застосовують або з безперервною, або з переривчастою подачею електричного струму. Її широко використовують для з'єднання сталевих труб великого діаметра і зварювання арматурного прута в будівельній індустрії.

Стикова зварювання пластикових труб

Стикова зварювання пластикових труб має дещо відмінну технологію від стикового електрозварювання і це пов'язано, перш за все, з тим, що пластиковий матеріал не пропускає через себе електричний струм, тому торці таких труб, як правило, нагрівають спеціальними контактними нагрівальними елементами. В іншому процес з'єднання розплавлених поверхонь, а потім затвердіння полімерів і кристалізація металу, в загальних рисах схожий.

Сутність процесу стикового зварювання пластикових труб досить проста і полягає:

• в торцюванні зварювальних поверхонь для рівного прилягання при початку стиснення торців труб;
• в розігріві до температури плавлення торців труб в нагрівальному елементі, як правило, для цього застосовують спеціальної округлої форми електронагрівачі;
• в подальшому стисненні оплавлених торців пластикових труб з невеликим зусиллям і охолодженням до повного затвердіння полімеру.

Хоч процес по стиковому зварюванні невеликих ПВХ-труб до 100 мм в діаметрі доступний для самостійного виконання в домашніх умовах за допомогою старого електропраски, але все-таки для цього необхідний нехай невеликий досвід і певні навички, а найкраще скористатися спеціалізованими апаратами стикового зварювання для пластикових труб.

Майте на увазі! Пластикові труби, зроблені з різних марок пластика і різних за складом полімерів, які не зварюються між собою за допомогою стикового зварювання.

Області застосування стикового зварювання

Стикового зварювання застосовують:

• в будівництві для створення монолітних арматурних конструкцій;
• в металургійній промисловості для з'єднання листового або дротяного прокату;
• в залізничному будівництві для виготовлення безстикового рейок;
• в автомобільній промисловості для отримання деталей і вузлів складної форми;
• в інструментальному виробництві для виробництва ріжучих частин інструментів з легованих сталей і різних інструментальних сплавів;
• для з'єднання сталевих і пластикових труб для прокладки різних трубопроводів.

А також стикова електрозварювання знайшла широке застосування при монтажі газопроводів і нафтопроводів для з'єднання труб. Така технологія дозволяє сталеві труби діаметром в 1420 мм швидко зварювати між собою всього протягом 5 хвилин, домагаючись високої якості і гарантованої надійності зварного шва.