Види контактного зварювання

Сварка опором. При цьому виді зварювання оброблені поверхні двох деталей для зварювання щільно притискають і включають зварювальний струм. При нагріванні стикуються поверхонь до пластичного стану виробляють осадку (стиснення) і одночасно вимикають струм. Таким способом можна зварювати деталі з низьковуглецевої сталі круглого або прямокутного перетину площею до 1000 мм 2 і легованої сталі площею до 20 мм 2. Також цим способом можна зварювати кольорові метали і їх сплави, різнорідні метали - сталь з міддю, латунь з міддю і різні сорти сталей.

Сварка опором не отримала широкого застосування, так як потрібна висока чистота поверхонь, що зварюються і строгий контроль температури нагрівання.

Сварка безперервним оплавленням. При цьому способі зварювання деталі, закріплені в затискачах на машині, призводять до зіткнення плавним переміщенням рухомого затиску при включеному зварювальному струмі, і відбувається оплавлення зварюються торців деталей. Після цього виробляють осадку на певну величину і відключають струм.

Перевагою цього способу зварювання є висока продуктивність, недоліком - втрати металу на чад і розбризкування.

Сварка таким способом застосовується при з'єднанні тонкостінних труб, листів, рейок, різнорідних металів.

Сварка переривчастим оплавленням. При цьому способі зварювання проводиться чергування щільного і нещільного контакту поверхонь, що зварюються при включеному зварювальному струмі. Відбуваються невеликі зворотно-поступальні рухи рухомого затиску, які періодично замикають зварювальну ланцюг в місці контакту деталей до тих пір, поки торці їх не нагріються до температури 800. 900 ° С. Після цього - оплавлення і осідання. Переривчастим оплавленням зварюють низьковуглецевих сталі при недостатній потужності машини для зварювання безперервним оплавленням.

Підготовка до зварювання. Вона залежить від прийнятого способу зварювання.

Сварка опором вимагає високої точності обробки поверхонь, що зварюються і їх щільності прилягання. При перекоси і зазорах в з'єднаннях відбувається нерівномірний прогрів деталей, утворення оксидів і зниження якості зварного з'єднання. Допустимі відхилення розмірів стикуються поверхонь уздовж осі: круглого перетину - не більше 2%, прямокутного перетину - не більше 1,5%. При цьому зварюються торці деталей піддають механічної або хімічної очистки.

Поверхні зіткнення деталей з затискним пристроєм машини повинні бути також добре очищені.

Установча довжина - довжина кінця деталі, що зварюється, яка виступає з затиску машини. Вона впливає на зварювальний процес, так як при більшій настановної довжині вище опір контуру з деталями і більше споживана потужність. При цьому деталі розігріваються на більшій довжині, осаду і зварювання виходять неякісними.

При малої настановної довжині значна частина теплоти втрачається через затискачі машини, і деталі розігріваються нерівномірно і недостатньо.

Установча довжина повинна складати 0,4. 0,7 діаметра заготовки або сторони квадрата.

Орієнтовна величина настановної довжини при зварюванні листів товщиною 2. 8 мм:

Припуск на зварювання витрачається тільки на осадку і береться невеликим. Для деталей діаметром або зі стороною квадрата до 50 мм він становить 0,3. 0,5 діаметра, для деталей діаметром до 100 мм - 0,15. 0,2 діаметра.

Тиск опади. Це тиск визначається за значенням питомої тиску і площі контакту зварювання.

Питомий тиск опади становить на автоматичних машинах 40. 60 МПа / мм 2. на неавтоматических машинах - 30. 40 МПа / мм 2.

Електричні параметри процесу зварювання залежать від матеріалу деталей, що зварюються і площі стикуються поверхонь.

Напруга холостого ходу складає 1,5. 3 В, більше значення приймають для великого перерізу.

Щільність струму приймається в межах: для низьковуглецевих сталей - 20. 60 А / мм 2. для кольорових металів і сплавів - 60. 150 А / мм 2.

Питома потужність складає: при зварюванні сталей суцільного перетину - 0,12. 0,15 кВ • А / мм 2. для міді - 0,5. 1,6 кВ • А / мм 2. для алюмінію - 0,2. 0,6 кВ • А / мм 2.

Обробка поверхонь, що зварюються. Для зварювання оплавленням допускається менш ретельна обробка зварювальних торців у порівнянні зі зварюванням опором, так як частина додається металу оплавляется. Деталі під зварювання оплавленням можуть нарізатися прес-ножицями або кисневої різкою з очищенням від окалини і шлаку. Допускаються відхилення розмірів перерізів: круглих - до 15%, прямокутних - до 12%.

Припуск при зварюванні оплавленням витрачається на оплавлення і осідання. Для вуглецевих і низьколегованих сталей величина припуску залежить від площі перетину зварюється.

Величина припуску становить при перетинах до 200 мм 2 приблизно 60% діаметра або сторони квадрата, при перетинах більше 200 мм 2 - до 50% діаметра зварювальних поверхонь. При цьому потрібно враховувати величину зазору між зварюються поверхнями.

Зазор становить при площі перетину 100. 1000 мм 2 - 1,5. 4 мм, понад 1000 мм 2 - до 8 мм.

При зварюванні оплавленням щільність зварювального струму становить для поверхонь площею перетину 100. 200 мм 2 - 10. 25 А / мм 2.

Питома потужність при зварюванні вуглецевої сталі складає 0,04. 0,07 кВ • А / мм 2.

На рис. 4 наведена схема точкового контактного зварювання. Зварюються деталі накладають один на одного і затискають між електродами, приєднаними до зварювального трансформатора. При замиканні зварювального кола відбувається нагрів металу, при цьому найбільшу кількість теплоти виділяється на ділянці затиску деталей, що зварюються, і метал розплавляється. Після виключення струму і опади на ділянці рідкого металу утворюється зварна точка.

Мал. 4. Схема точкового контактного зварювання:
1, 2 - електроди; 3 - деталі, що зварюються; 4 - мідна прокладка підкладка

Підготовка поверхонь до зварювання полягає в їх очищенню по обидва боки від бруду, масла і окислів механічно - абразивними матеріалами, металевою щіткою, піскоструминними апаратами або хімічно травленням.

Цикл зварювання включає стиснення зварюваних деталей, включення зварювального струму і його виключення, зняття зусилля стиснення.

Може бути різне поєднання дії зварювального струму і тиску. Зусилля стиснення може збільшуватися після виключення зварювального струму. При цьому відбувається хороше формування металу і виходить зварна точка підвищеної міцності. Цей спосіб застосовують для зварювання виробів з низьковуглецевої сталі великої товщини.

Процес зварювання може бути виконаний при жорсткому і м'якому режимі.

М'який режим характеризується відносно малою щільністю струму (70. 160 А / мм 2) і більшою тривалістю циклу (2. 3 с) при порівняно малій питомій тиску.

Жорсткий режим характеризується великими плотностями струму (160. 360 А / мм 2) і питомими тисками і малою тривалістю процесу (0,2. 1,5 с).

Діаметр електрода приймається більше сумарної товщини зварювальних листів на 3. 4 мм, діаметр зварної точки становить 1. 1,5 діаметра електрода.

Режими точкового зварювання. Для низьковуглецевих сталей товщиною до 4 мм, які використовуються в металевих конструкціях, застосовують жорсткий режим при щільності зварювального струму до 300. 360 А / мм 2. тривалості циклу зварювання 0,8. 1,1 с і питомому тиску 100. 120 МПа.

При зварюванні алюмінію і його сплавів застосовують жорсткі режими при щільності струму до 1600 А / мм 2. питомих тисках до 150 МПа і тривалості циклу 0,1. 0,25 с. Зварювані поверхні повинні бути очищені від плівки окислів.

Точкове зварювання застосовується при виготовленні арматури залізобетонних виробів, сіток і просторових каркасів. При цьому зварюють пересічні стрижні або стрижні, що стикаються з плоскими елементами. У початковий момент стикаються невеликі поверхні і швидко розігріваються. Пластична деформація металу в місці зварювання призводить до збільшення площ дотику і їх зварювання.

Мал. 5. Схема шовного контактного зварювання:
1 - контактні ролики; 2 - деталі, що зварюються

Можливі три способи шовного зварювання: безперервна, переривчаста з безперервним обертанням роликів і переривчаста з періодичним обертанням роликів.

Безперервна шовна зварювання виконується суцільним швом при постійному тиску роликів на зварюються листи і включеному зварювальному струмі. При цьому мають велике значення однорідність хімічного складу металу, рівномірна товщина листів і ретельне очищення поверхонь, що зварюються.

При невеликих порушеннях підготовки крайок, що зварюються зварений шов виходить низької якості з непроварами і прожогам. Тому даний метод зварювання не набув поширення.

Переривчасту зварювання з безперервним обертанням роликів виконують при періодичному замиканні і розмиканні зварювального ланцюга і постійному тиску роликів. Шов формується у вигляді зварних точок, що перекривають один одного, і виходить більш високої якості.

Переривчасту зварювання з періодичним обертанням роликів виконують при замиканні зварювального кола в момент зупинки роликів (крокова зварювання), при постійному тиску стиснення. При такому способі виходить хороше формування зварної точки, і шов виходить більш якісний.

Переривчаста шовна зварювання з безперервним обертанням роликів при постійному тиску стиснення застосовується для зварювання резервуарів і ємностей, конструкцій з листового металу.

Застосовують шви з відбортовкою і внахлестку. Для листів товщиною до 1 мм ширина відбортовки до 12 мм, для листів товщиною до 2 мм - 20 мм. При з'єднанні внахлестку ширина нахлеста становить 10. 20 мм.

Шовна зварювання може застосовуватися для низьковуглецевої сталі і тонкої нержавіючої сталі.

При сумарній товщині листів низьковуглецевої сталі до 2 мм зварювання виробляють роликами з шириною контактної поверхні 6 мм. При цьому тиск стиснення до 4 кН, тривалість імпульсів струму в зварювального ланцюга становить 0,04. 0,06 с, перерва між імпульсами струму - 0,02. 0,04 с, зварювальний струм - 8. 16 кА, швидкість зварювання - 2 м / хв.

При сумарній товщині листів до 4 мм ширина контактної поверхні роликів становить 8,5. 10 мм, тиск стиснення - 6,5. 8,4 кН, тривалість імпульсів струму - 0,08. 0,12 с, перерв - 0,06. 0,10 с; зварювальний струм до 20 кА, швидкість зварювання - 1,4. 1,6 м / хв.

При зварюванні нержавіючої сталі зварювальний струм береться менше зазначеного вище струму на 35. 40%.

Зварювання листів з алюмінію і його сплавів виконують при зварювальних токах 20. 40 кА, при швидкості зварювання не більше 1 м / хв, тиск стиснення - 2,5. 5 кН, тривалості імпульсів зварювального струму, що становить 15. 30% часу одного циклу зварювання.