Технология контактной сварки: сущность процесса и виды оборудования

Контактная сварка (далее по тексту – КС) является одной из наиболее распространенных сварочных технологий, используемых для образования неразъемных соединений металлических деталей. Согласно статистическим данным, не менее 30% от общего количества сварных соединений выполнены различными способами КС. Как правило, КС применяется в крупносерийном производстве, поскольку процесс сварки легко автоматизируется с адаптацией под создание роботизированных конвейерных линий. Область применения КС необычайно широка – от изготовления крупногабаритных изделий авиапрома и автомобилестроения до миниатюрных микросхем и полупроводниковых устройств.

Технология

Что это такое? В соответствии с ГОСТ 19521-74 «Сварка металлов. Классификация» контактная сварка — это разновидность сварки термомеханического класса, к которому стандарт относит все виды сварки, осуществляемые совместным воздействием:

• тепловой энергии, используемой для нагрева сварочной зоны в целях обеспечения необходимой пластичности материалов соединяемых заготовок;
• приложенного давления, которое при сдавливании нагретых участков объединяет соединяемые части в монолитную структуру.

Термомеханическую сварку, называемую также термопрессовой, классифицируют по типу источника теплоты, используемой для локального нагрева зоны сварки. Наиболее распространенным видом термомеханической сварки является электроконтактная сварка, для которой источником энергии служит электрический ток, проходящий через поверхность соприкосновения соединяемых деталей. По сравнению с электродуговой сваркой, также использующей нагрев электротоком, электроконтактная сварка имеет следующие отличительные признаки:

1. Электродуговая сварка относится к сварке плавлением. Кромки свариваемых заготовок при прохождении электрического тока нагреваются до расплавленного состояния, после чего жидкий металл самопроизвольно сливается в сварочную ванну. При этом сдавливание свариваемых деталей не производится.
2. Электроконтактная сварка, которую обычно просто называют контактной сваркой, является сваркой давлением. Для ее реализации при формировании сварного шва требуется обязательное сближение способом сдавливания элементов, подлежащих свариванию. Зажим обеспечивается либо самими электродами, подводящими электроток, либо специальными приспособлениями.

Контактная точечная сварка – что это такое и где используется

Точечная контактная сварка относится к типу термомеханической сварки. Процесс работы на нем включает следующие этапы:

1. Совмещают детали в необходимом положении.
2. Прижимают их между электродами аппарата, последние выступают в качестве прижимного механизма.
3. В точке стыковки клещей подается разряд, происходит нагрев, деформируясь под воздействием тока, делали прочно соединяются между собой.

Мастеров привлекает еще и то, что приборы такого плана можно собрать буквально из хлама, а процесс сварки максимально опрятен и автоматизирован. Очень часто такие аппараты можно встретить на СТО. Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля позволяет выровнять вмятины без необходимости демонтажа элементов кузова, а также провести ремонт труднодоступных конструкций.

Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля:

Некоторые промышленные образцы способны выполнять до 600 операций в минуту. Инструмент применяется при клепании металлических конструкций до 4 мм. Такой тип пайки используется при сварке арматур, плоских и угловых сеток, а также каркасов. Таким способом удобно соединять пересекающиеся стержни или стержни с плоскими элементами: листом, полосой, швел­лером и другие конструкции.

Точечная сварка способна решить целый ряд сложных задач:

1. Обеспечивает точечное и бережное соединения изделий без перегрева лишней поверхности.
2. Способна соединить металлы разной конфигурации: черные и цветные.
3. Прекрасно скрепляет профили на сгибах, а также пересекающиеся металлические заготовки, особенно в труднодоступных местах.
4. Места сварки отличаются высокой прочностью и устойчивостью к дальнейшей деформации.

Для тех, кто сомневается, можно ли сделать прибор в домашних условиях – это фото прибора точечной сварки из трансформатора микроволновки.

Физико-механические аспекты

Сущность КС заключается в последовательной реализации физико-механических процессов, способствующих образованию неразъемного сварного соединения. Для этого технологическую схему КС разбивают на следующие стадии:

1. Механическое поджатие свариваемых деталей между электродами – для обеспечения плотного контакта между стыкуемыми поверхностями.

Сопрягаемые поверхности в силу своей шероховатости не являются идеально гладкими, поэтому физический контакт двух заготовок осуществляется по многочисленным площадкам микроскопических размеров (так называемые микроконтакты).

1. Пропускание электрического тока через границу контакта сопрягаемых элементов – для нагрева до оплавления соединяемых поверхностей. На этой стадии КС начинается межатомное взаимодействие материалов деталей, способствующее формированию сварного соединения.

В соответствии с законом Джоуля – Ленца при прохождении электротока через поверхности сопрягаемых деталей происходит выделение тепла, количество которого возрастает при увеличении силы сварочного тока Iсв и омического сопротивления R участка прохождения тока.

Особенностью зоны контакта сопрягаемых металлов является ее высокое электрическое сопротивление Rк, значительно превышающее сопротивления других участков сварочной цепи – сопротивления Rдет свариваемых деталей и сопротивления прижимающих электродов Rэлек .

При прохождении тока через микроконтакты происходят сотни тысяч микрооплавлений, способствующих расплавлению всей контактирующей поверхности. При этом в процессе КС сами свариваемые заготовки практически не нагреваются, поскольку их сопротивление небольшое.

Для скорого нагрева зоны контакта необходимы мощные токи, сила которых достигает нескольких тысяч ампер. С учетом большой величины сопротивления Rк микрорасплавления происходят в течение десятых или даже сотых долей секунды, что обуславливает высокую скорость КС.

На рис. ниже показаны схемы КС, иллюстрирующие особенности сопряжения поверхностей двух свариваемых деталей:

• (а) – схема КС;
• (б) – схема непосредственного (физического) контакта деталей в процессе сварки.

1. Осадку свариваемых частей, представляющую собой поджатие нарастающим усилием, — для создания местной пластической деформации и образования пространственных межатомных связей.

При локальном нагреве сопряженных деталей повышается пластичность металла в зоне контакта. Под действием сжимающего усилия микронеровности на границах микроконтактов сминаются, после чего начинается взаимное диффузное проникновение атомов до расстояний, соизмеримых с параметрами кристаллических решеток. Образуются новые структурные связи, в зоне контакта формируется сварное соединение.

1. Отключение подачи электротока, охлаждение расплавленного металла в зоне контакта до его окончательной кристаллизации. В ходе процесса кристаллизации сжимающее воздействие электродов сохраняется в целях предотвращения дефектов усадочного характера – рыхлот, пор и трещин.

Сущность процесса

Процесс контактной сварки основан на кратковременном воздействии тока различной силы. При его прохождении через металл он нагревается, за счет чего существенно повышается степень пластичности. Главными положительными особенностями можно назвать следующие моменты:

1. При применении рассматриваемой технологии тепло формируется в самом теле заготовки. Для того чтобы исключить вероятность распространения тепла по всему материалу, скорость его подачи должна быть высокой. Именно поэтому применяется специальное сварочное оборудование.
2. Подаваемая сила тока должна быть высокой, а время нагрева незначительным. Как показывает практика, мощность при рассматриваемой обработке составляет несколько сотен и даже тысяч Ампер. При этом время воздействия составляет всего несколько долей секунд. Подобного результата можно достигнуть только при внутреннем выделении тепла в материале.
3. Применяемое оборудование позволяет существенно повысить производительность. Этот момент многие называют преимуществом контактной сварки. Сегодня проводится создание роботизированной техники, которая путем подачи тока проводят сваривание большого количества металла.
4. Обработка проходит без применения присадочного металла. Именно поэтому технология считается более экономичным в плане количества расходуемой энергии.
5. Нагрев происходит непосредственно в зоне воздействия. Именно поэтому не наблюдаются тепловые потери, если сравнить с технологией дуговой ручной сварки или других технологий.
6. Применяемое оборудование существенно облегчает процесс. При этом можно применять оборудование, которое автоматизирует обработку. На момент воздействия тока не образуется яркая вспышка, поэтому снижаются расходы на оборудование зоны обработки.

Точечная сварка на производстве

Сегодня контактная сварка применяется в случае конвейерного производства. Роботы могут проводить соединение металла практически без прерывно.

Не стоит забывать и о некоторых недостатках контактной сварки. Она также определяет особенности рассматриваемой технологии. Недостатки выглядят следующим образом:

1. Для того чтобы обеспечить высокое качество соединения должно применяться оборудование, которое может оказывать давление на заготовку.
2. Соединение может проводится только в случае, когда заготовки могут размещаться в специальной машине. Другими словами, есть определенные ограничения по размеру изделий.
3. Если шов должен быть большим, то существенно возрастает механическая мощность и сила подаваемого тока. Кроме этого, есть определенные ограничения, касающиеся толщины соединяемых элементов.
4. Технология не характеризуется универсальностью и маневренностью. Другими словами, провести работу на месте размещения изделий достаточно сложно, для этого зачастую создают самодельные конструкции.
5. Получаемый шов характеризуется низкой герметичностью.

Точечная контактная сварка

Кроме этого, покупное оборудование характеризуется высокой стоимостью. При обслуживании могут возникнуть серьезные проблемы. При желании можно создать самодельную конструкцию, которая характеризуется высокой эффективностью.

Точечная

Точечная контактная сварка представляет собой соединение деталей контактным способом в отдельных ограниченных зонах контакта, называемых сварными точками. Точечную сварку используют в работах с тонкими листами металлов, чаще всего стали и ее сплавов, а также листовым прокатом титана и алюминия, сварке пластин из магниевых и медных сплавов, применяемых в авиа- и судостроении, приборостроении, в автомобильной промышленности, производстве изделий бытового предназначения и т.п.

Для точечного способа соединений ГОСТ 15878-79 «Контактная сварка…» допускает небольшие толщины соединяемых заготовок – от 0,3 до 6,0 мм. Однако при использовании специального оборудования может выполняться монтаж стальной стержневой конструкции из арматуры диаметром стержней от 16 до 22 мм.

Точечный метод является наиболее распространенным способом КС, на его долю приходится порядка 80% всех соединений, выполненных контактной сваркой.

На рис. ниже приведена принципиальная схема точечной сварки и показан сварочный аппарат для выполнения сварочных операций точечным методом.

При точечной КС свариваемые детали (поз. 2 на рис. 4) соединяются внахлест. Детали размещаются между двумя медными электродами, один из которых выполняет функцию прижимного электрода (поз. 1), другой – опорного электрода (поз. 3). После поджатия электродов усилием Р через них пропускается электроток от трансформатора (поз. 4) или другого источника электроэнергии. Образовавшаяся сварная точка по характеру аналогична механической заклепке и не уступает ей в надежности соединения.

В зависимости от схемы расположения электродов различают следующие виды точечной КС (см. рис. ниже):

• поз. (а) — двустороннюю точечную сварку, при которой обе детали (1 и2 на схеме а) прижаты между вертикальными электродами;
• поз. (б) – одностороннюю точечную сварку, характеризующуюся фиксацией обоих электродов на верхней детали 3, уложенной поверх детали 4. Медная подкладка 5 предусмотрена для увеличения силы тока, нагревающего зону контакта.

Схемы односторонней и двусторонней точечной КС.

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.

Вспомогательные блоки:

• 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).

Рельефная

Рельефная сварка представляет собой разновидность контактной сварки, в которой первоначальный контакт стыкуемых поверхностей осуществляется по предварительно сформированным выступам – рельефам. Рельефы заранее формируют штамповкой, прокаткой или другим способом. Допускается наличие рельефных выступов на обеих деталях.

На рис. ниже показаны схемы рельефной КС:

• схема (а) – для соединения плоских деталей;
• схема (б) – для сварки плоской и объемной деталей.

На схемах обозначены следующие позиции:

• поз. 1 – электрод верхний;
• поз. 2 – плоская деталь со штампованным рельефом;
• поз. 3 – гладкая деталь, не имеющая рельефов;
• поз. 4 – электрод нижний;
• поз. 5 – объемная деталь с рельефом.

При прохождении тока через места соприкосновения рельефной поверхности деталей поз. 2 (схема а) или поз. 5 (схема б) с гладкой деталью (поз. 3) рельефы начинают плавиться. При воздействии давления рельефы деформируются, создавая плотный контакт по всей номинальной поверхности расплющенной детали.

По своей сути рельефная сварка это аналог точечной КС, главное отличие между ними состоит в следующем –
контакт деталей в рельефной сварке зависит от формы из поверхности, тогда как в точечной сварке степень контактирования определяется формой рабочей части электродов.
Рельефная КС применяется в производстве автомобилей для фиксации объемных деталей (крепежа, кронштейнов, скоб) на плоских листовых изделиях (крышке капота, дверках и т.п.). В приборостроении рельефную КС используют для приварки проволоки к деталям малой толщины.

Виды точечной сварки.

Точечная сварка бывает:

• Одноточечная.
• Двухточечная.
• Многоточечная.

Применима для обработки арматур, сеток, каркасов; для скрепления частей электроники, имеющих размер до 0,02 мм; для сваривания стальных изделий, листы которых толщиной до 20 мм; в производстве производственной техники.

Шовная

Шовной сваркой называют способ образования сварного шва из ряда сварных точек, последовательно перекрывающих друг друга. На рис. ниже показана схема шовной сварки, согласно которой поджатие свариваемых деталей (поз. 1), их перемещение и подведение тока к месту контакта деталей осуществляется вращающимися роликовыми электродами (поз. 2).

По аналогии с точечной сваркой детали собираются внахлест и нагреваются кратковременными импульсами электрического тока. Результатом каждого импульса является сварная точка. Для получения плотного либо герметичного шва выбирается соответствующий режим паузы между импульсами тока и необходимая скорость вращения роликовых электродов.

Шовная сварка, называемая также роликовой сваркой, рекомендуется для изготовления герметичных емкостей типа бочек или баков. Оптимальная толщина листов для шовной сварки составляет 0,2-3,0 мм.

Стыковая

Стыковой сваркой называется способ КС, характеризующийся соединением свариваемых изделий по всей площади их контакта. По стыковой методике свариваются изделия стержневого типа, прутки, проволока, полосы, трубы, прокат сложного профиля.

На рис. ниже приведена схема контактной стыковой сварки.

В производственной практике применяются два вида стыковой КС:

1. Стыковая сварка сопротивлением, выполняемая в следующей последовательности:

• заготовки плотно прижимаются друг к другу свариваемыми поверхностями;
• через сжатые заготовки пропускается электрический ток;
• после разогрева стыкуемых поверхностей до возникновения пластического состояния детали осаживаются с одновременным отключением подачи тока.

Сварку сопротивлением используют для деталей небольшого размера (площадью сечения не более 200 кв. мм) и простым сечением в форме круга или квадрата.

1. Стыковая сварка оплавлением, при выполнении которой свариваемые детали сближаются при включенном источнике сварочного тока. В этом случае соприкосновение поверхностей происходит через микроконтакты, суммарная площадь которых по факту много меньше номинальной расчетной площади сопряжения стыков. Из-за этого сила тока, проходящего через микроконтакты, достаточно велика, чтобы практически мгновенно оплавлять металл микроконтактов с созданием жидких перемычек. Нагрев стыков заготовок сопровождается непрерывным образованием и разрушением контактов-перемычек, в результате чего на стыках возникают сплошные слои расплавленного металла. После осадки с повышенной скоростью сближения торцы деталей смыкаются, а основная часть жидкого металла выдавливается из сварочной зоны и после остывания и кристаллизации образует утолщение, называемое гратом.

Сварку оплавлением используют для деталей площадью сечения до 100 000 кв. мм различной конфигурации сечения.

Обозначение на чертеже

При обозначении КС на чертежах или схемах руководствуются двумя стандартами:

• ГОСТ 2.312-72, в котором изложены требования ЕСКД к нанесению условных изображений и обозначений сварных швов и одиночных сварных точек;
• ГОСТ 15878-79, регламентирующим основные параметры элементов сварных соединений КС.

Согласно ЕСКД видимые одиночные сварные точки обозначают символом «+», скрытые вовсе не отмечают. Видимые швы помечают основной линией, скрытые швы КС обозначаются штриховыми линиями. Всю информацию о параметрах КС подают на линии выноске (для шва на лицевой стороне) или под ней (шов на оборотной стороне). Необходимую информацию о шве берут из ГОСТ 15878-79. В обозначении типа КС используются следующие обозначения:

• Кт — для точечной КС;
• Кр — для рельефной КС;
• Кш — для шовной КС.

На рис. ниже показано условное обозначение точечной КС с указанием диаметра сварной точки

Подготовка поверхностей

Состояние сопрягаемых поверхностей деталей (степень шероховатости, наличие механических загрязнений и окисных пленок), подлежащих КС, существенно влияет на качество сварного соединения и срок эксплуатации электродов. В общем случае к сопрягаемым поверхностям деталей, свариваемых по любой из методик КС, предъявляются следующие требования:

• поверхности не должны иметь выпуклостей, впадин и заусенцев;
• плоскости зоны контакта стыкуемых заготовок должны совпадать;
• электрическое сопротивление контакта «деталь-электрод» должно быть минимальным;
• сопротивление контакта «деталь-деталь» должно быть практически одинаковым по всей площади контакта.

Для реализации этих требований выполняются следующие подготовительные мероприятия:

• зачистка поверхностей от загрязнений;
• обезжиривание;
• удаление окалины и оксидной пленки;
• пассирование с целью замедления нарастания оксидной пленки.

Выбор технологии подготовки поверхностей под КС зависит от материала деталей и характера производства. Для КС в условиях мелкосерийного производства предусматривают мехобработку, рихтовку, обезжиривание и травление поверхностей. В крупносерийном производстве подготовку поверхностей обычно не выполняют, поскольку там применяются исходные материалы высокого качества.

Машины

Контактная сварка является достаточно универсальным способом создания неразъемных соединений металлических изделий. С ее помощью можно даже осуществлять наплавку металла электродной проволоки на детали ответственных агрегатов, используя импульсные электрические разряды. Основным признаком классификации оборудования для контактной сварки является разновидность выполняемых соединений, согласно которой контактные агрегаты подразделяют следующим образом:

• для точечной КС;
• для шовно-стыковой сварки (в основном тонкостенных труб);
• для стыковой сварки;
• для шовной и
• рельефной КС.

Машины для КС должны выполнять следующие функции:

• обеспечения требуемого давления прижатия свариваемых заготовок;
• формирования тока достаточной силы, необходимой для реализации данного вида КС;
• точного дозирования времени воздействия электрода на заготовки.

Для реализации этих требований установки для КС оснащаются двумя взаимосвязанными функциональными системами:

• электрической, «ответственной» за протекание тока необходимой силы, частоты и амплитуды, заданной длительности протекания;
• механической, составленной из конструктивных элементов, формирующих условия сжатия, перемещения, осадки свариваемых деталей.

Машины КС являются высокотехнологичным оборудованием заводского исполнения. К ним прилагаются пошаговые технические инструкции с подробным описанием выполняемых приемов сварки в зависимости от того, какой тип заготовок подлежит сварке. В настоящее время многим домашним умельцам удается собирать своими руками устройства для выполнения КС в бытовых условиях.

Логика мастеров проста – для выполнения разовых технических задач проще собственноручно создать несложный аппарат, используя автомобильный «б/у-шный» аккумулятор или трансформатор микроволновки, чем тратиться на приобретение профессионального дорогостоящего оборудования.

Широкую популярность приобрели инверторные споттеры (от англ. spot – точка, пятно, место), используемые для односторонней точечной КС в рихтовочных автомобильных работах.

По каким характеристикам выбирать устройство

При выборе оборудования нужно учитывать следующие параметры: рабочие режимы аппарата, мощность, толщину материла, потребление электричества.

Режимы работы аппарата

В зависимости от свойств тока режим функционирования агрегата может быть жестким или мягким.

В первом случае используют ток большой плотности, сварочный цикл меньше 1.5 с. В таком режиме увеличивается производительность, но соединяемые детали нужно сильно сдавливать. Для работы используют электроды, диаметр которых превышает суммарное сечение спаиваемых элементов в несколько раз.

Сварка может выполняться в жестком или мягком режиме.

Во втором случае применяют ток меньшей плотности, цикл сварки увеличивается до 5 с. Это позволяет снизить давление клещей на заготовки и работать электродами, диаметр которых равен толщине деталей.

Мощность напряжения

Сварочный аппарат можно подсоединять к однофазной линии на 220 В и трехфазной на 380 В. Мощность потребления в зависимости от модели может составлять от 3 до 12 кВт. К стандартной электросети не рекомендуется подключать оборудование, работающее с мощностью выше 5 кВт, т.к. проводка может расплавиться.

Толщина свариваемых листов

Этот параметр определяет максимальное сечение деталей, которые можно проварить агрегатом. При спаивании более толстых заготовок получаются некачественные швы.

Обозначение параметра может быть общим или раздельным. Например, в первом случае – «5 мм», во втором – «2,5+2,5 мм», но значение этих параметров одинаковое.

Промышленные модели, способные сваривать одновременно 3 стальных листа обозначают – «3+3+3 мм».

Экономичность потребления

Дешевые агрегаты предназначены для ручного управления. Некоторые модели работают только на максимальной силе тока, т.к. его регулировка не предусмотрена. Сварщик самостоятельно сжимает клещи, следит за периодом соприкосновения электродов, пока не будет выполнен нужный провар.

Мощность сварочного аппарата – это одна из основных характеристик.

Чтобы шов получился качественным, предварительно трансформатор опробуется на черновых заготовках того же сечения, что и основные элементы. Это делается для определения времени прижима. После этого можно переходить к чистовой работе.

Выпускаются модели, на которых сила тока регулируется – синергетическое (микропроцессорное) управление. Это существенно упрощает выполнение сварочных работ. Оператор указывает на панели прибора тип соединения и толщину заготовок. Механизм управления самостоятельно выбирает оптимальные параметры для работы, включает/отключает подачу тока. Задача мастера – только подносить электроды к месту соединения деталей. Но это дорогое оборудование.

Рекомендуем к прочтению Как сделать точечную сварку для АКБ 18650

Дефекты КС

Дефекты КС подразделяются на внешние и внутренние.

К внешним дефектам относят следующие недостатки и погрешности:

• трещины, приводящие к отрыву основного металла от сварной точки;
• пережоги и прожоги, внешними признаками которых являются глубокие вмятины, участки цветов побежалости, сквозные свищи;
• выплески металла, представляющие собой выбрасывание части расплава из зоны сварки;
• вырывы точек;
• потемнения сварных точек;
• глубокие вмятины от электродов, неправильная форма вмятины;
• гофрированные участки поверхности сваренных деталей;
• выдавливание металла на поверхность точки или шва.

К внутренним дефектам КС относят следующие:

• непровары, характеризующиеся отсутствием литого ядра в зоне сварной точки либо его малым размером. В итоге детали в этом месте соединены непрочно, что приведет к разрушению изделия при его использовании (для точечного соединения) или к нарушению герметичности в случае шовного соединения;
• внутренние выплески, поры и раковины

На рис. ниже показаны типовые дефекты КС и причины, их вызывающие

Контроль качества готовых сварных соединений

Оценку качества сварных узлов, полученных различными способами КС, проводят с целью определения их соответствия техническим требованиям, предъявляемым к производимым изделиям. Для выявления дефектов КС используются методы разрушающего и неразрушающего контроля.

К основным методам неразрушающего контроля относят следующие:

1. Внешний осмотр сварного контактного соединения. Особенностью этого метода применительно к КС является осложнение контроля качества из-за плотного прижатия деталей друг к другу, скрывающего некоторые недостатки соединения.

При оценке результатов сварки при внешнем осмотре партии однотипных изделий рекомендуется иметь образец-эталон сварного узла.

1. Пневматические испытания для проверки герметичности швов, выполненных шовной сваркой. Готовое изделие заполняется сжатым воздухом небольшого давления и погружается в воду, чтобы выходящие пузырьки воздуха указали возможные места нарушения герметичности.
2. Рентгеновское просвечивание, используемое для контроля ответственных изделий, работающих в условиях динамических нагрузок (оси, тяги и т.п.).
3. Ультразвуковой контроль или УЗК, получивший широкое распространение благодаря промышленному выпуску простых в употреблении компактных приборов УЗК.

На рис. ниже показан рабочий момент УЗК с использованием ультразвукового дефектоскопа А1212 Мастер для поиска трещин, непроваров и других внутренних дефектов.

Методики разрушающего контроля основываются на отборе части изготовленной продукции (так называемые технологические пробы) и выполнении разрезов деталей по шву для определения дефектов. К основным методам разрушающего контроля относятся:

• механические испытания, в ходе которых сварные соединения испытываются на прочность и пластичность;
• металлографические испытания, в ходе которых определяют глубину проплавления металла, выявляются раковины, трещины, непровар и другие внутренние дефекты.

Итоги

Применение контактной сварки из инвертора своими руками позволяет соединять металлы и сплавы разных марок с помощью высокой температуры электрического тока, провоцирующей пластическую деформацию зоны контакта деталей при их сжатии.

Технология контактной сварки имеет широкую область применения: активно применяется в быту и промышленных масштабах при изготовлении больших партий однотипных изделий из металла.

Важно соблюдать технологию, нанести на схему обозначение контактной сварки, применить рекомендуемые производителем электроды, правильно выбрать режимы работы агрегата, тогда сварные швы приобретут высокое качество и долговечность.

Расходные и дополнительные элементы машин

В сварочном производстве к категории расходных материалов относят штучные электроды и сварочную проволоку, присадочные прутки и керамические подкладки, то есть, те материалы и изделия, запас которых необходимо пополнять по мере того, как они расходуются в процессе применения. В случае КС расходными материалами являются только электроды, поскольку из-за локализации сварочной ванны не требуются присадки и нет нужды в газовой защите зоны сварки.

В отличие от электродуговой сварки в процессе КС плавятся не сами электроды, а соединяемые детали.

Функции электродов, применяемых в машинах КС, более разноплановые, чем у электродов традиционной дуговой сварки. К числу главных «обязанностей» электродов КС относят следующие:

• замыкание электрического контура с целью подачи тока к сопрягаемым деталям;
• расплавление деталей в месте соприкосновения;
• передача механического усилия для поджатия деталей;
• отвод тепла от сварного узла;
• участие в передвижении свариваемых заготовок при шовной сварке.

Интенсивные термодеформационные воздействия на электроды приводят к быстрому износу их рабочей поверхности, поэтому к материалам электродов для КС предъявляются повышенные требования к прочности, износостойкости и устойчивости к химической агрессии со стороны атмосферного воздуха и материала деталей.

Электроды должны эффективно отводить тепловую энергию от места контактной сварки. Практика показала, что для оказания необходимого сжимающего усилия и оптимального режима проводки электрического тока в зоне контакта, электроды должны иметь определенную геометрическую форму рабочей поверхности, контактирующей с заготовками.

В зависимости от химического состава изделий, свариваемых по технологии КС, рекомендуются следующая геометрия рабочей поверхности электрода:

• для КС низкоуглеродистых сталей – плоская поверхность;
• для сварки легированных и высокоуглеродистых сталей, меди и алюминия – сферическая поверхность.

Использовать чистую медь не эффективно, поскольку она является пластичным материалом и не восстанавливает свою геометрическую форму между сварными циклами. К тому же стоимость чистой меди достаточно высока, чтобы ее использовать в расходных материалах, требующих регулярной замены.
Чаще используют медные сплавы, в которых легирующими элементами служат хром, цинк, кадмий, цирконий, бериллий, магний.
Электроды могут быть прямыми и фигурными, сложной изогнутой формы. Для шовной сварки электроды имеют форму ролика.

Процесс сварки

Независимо от применяемой технологии сварка производится в несколько этапов:

1. Соединяемые поверхности обрабатываются, чтобы получить более точное соприкосновение деталей. Электрическое напряжение на всей поверхности деталей должно быть одинаковым. Для этого поверхности делают как можно более ровными, обрабатывая их механически, с помощью травления, зачистки, рихтовки или обезжиривания.
2. Затем детали зажимаются специальным механизмом или просто прижимаются в ручную – в этом случае качество шва будет ниже из-за недостаточного давления. Давление усиливает диффузию металла и позволяет создать однородный прочный шов.
3. На соединяемые поверхности подается электрический ток, тепловая энергия расплавляет нужный участок металла, образуя жидкое ядро, в котором образуются связи между поверхностями. Давление, оказываемое на металл, препятствует выплескиванию жидкого ядра за пределы рабочей зоны.
4. После выключения тока жидкое ядро остывает, образуя сварочный шов. По прочности он при соблюдении технологии не уступает металлу соединяемых деталей.

Для работы с тугоплавкими и мягкими металлами лучше использовать плазменный аппарат. Такой аппарат для плазменной сварки способен работать с любыми металлами и поверхностями.

Нужно провести сварочные работы в домашних условиях? Узнайте из этой публикации можно ли пользоваться сварочным аппаратом дома.

В процессе проведения таких работ не забывайте о защите глаз. Детальнее про выбор маски сварщика хамелеон можно прочитать тут.

Разные металлы требуют обработки по специальной технологии, например, поверхности алюминиевых деталей нужно обрабатывать не ранее, чем за 10 часов до процедуры соединения.

Дополнительные элементы

Базовая комплектация оборудования для сварки контактным способом представлена исполнительными механизмами электрической и механической систем, обеспечивающими работу сварочной техники в штатных режимах. В качестве дополнительных элементов в комплектации сварочной техники могут присутствовать детали и механизмы, предназначенные для расширения функциональных возможностей данного агрегата, а также для облегчения работы сварщика-оператора. Наиболее востребованными являются:

• цилиндры подачи с регулируемым ходом перемещения;
• устройства управления опусканием электрода;
• пневматические клещи;
• ручные клещи для точечной сварки;
• сверла для точечной сварки;
• аксессуары серии споттер;
• консоли прямые и фигурные для фиксации электродов;
• плечи для машин точечной сварки.

Техника безопасности при работах

При эксплуатации агрегатов точечного типа нужно соблюдать правила техники безопасности:

• не должно быть повреждений изоляции электрических кабелей, оголенных контактов;
• агрегат следует заземлить;
• при подсоединении к электросети оборудования контакты должны соответствовать номинальным значениям;
• необходимо использовать дифавтоматы;
• настройка и обслуживание аппарата в процессе эксплуатации осуществляется только после отсоединения от электросети.

Рекомендуем к прочтению Самодельный аппарат для точечной сварки

Проведение сварочных работ связано с повышенной опасностью для сварщика.

Сварщик должен быть в плотной робе, специальной маске или очках, диэлектрических перчатках. При этом надежно изолируется рукоять клещей. Работать в помещении нужно в респираторе, должна присутствовать вытяжка.