Основные виды электрической контактной сварки и их применение

 

Наиболее широкое применение получили следующие основные виды контактной сварки: стыковая, точечная и шовная (роликовая). Каждый из этих видов сварки может осуществляться различными способами, отличающимися по технологическим признакам, роду используемой электроэнергии и способу подвода тока к свариваемым заготовкам.

 

Стыковая сварка

 

Заготовки сваривают по всей плоскости их касания. В зависимости от марки металла, площади сечения заготовок и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять следующими способами.

 

Стыковая сварка сопротивлением. Заготовки, установленные и закрепленные в стыковой машине, прижимают одну к другой усилием определенной величины, после чего по ним пропускают электрический ток. При нагревании металла в зоне сварки до пластического состояния происходит осадка. Ток выключают до окончания осадки. Этот способ сварки требует механической обработки и тщательной зачистки поверхностей торцов заготовок. Неравномерность нагрева и окисление металла на торцах заготовок понижают качество сварки сопротивлением, что ограничивает область ее применения. С увеличением сечения заготовок качество сварки снижается особенно заметно, главным образом из-за образования окислов в стыке.

Стыковая сварка непрерывным оплавлением состоит из двух стадий: оплавления и осадки. Заготовки устанавливают в зажимах машины, затем включают ток и медленно сближают их. При этом торцы заготовок касаются в одной или нескольких точках. В местах касания образуются перемычки, которые мгновенно испаряются и взрываются. Взрывы сопровождаются характерным выбросом из стыка мелких капель расплавленного металла. При дальнейшем сближении заготовок образование и взрыв перемычек происходят на других участках торцов. В результате заготовки прогреваются в глубину, а на торцах возникает тонкий слой расплавленного металла, облегчающий удаление окислов из стыка. В процессе оплавления заготовки укорачиваются на заданный припуск. Оплавление должно быть устойчивым (непрерывное протекание тока при отсутствии короткого замыкания заготовок), особенно перед осадкой. При осадке скорость сближения заготовок резко увеличивают, осуществляя при этом пластическую деформацию на заданный припуск. Переход от оплавления к осадке должен быть мгновенным, без малейшего перерыва. Осадку начинают при включенном токе и завершают при выключенном. Стыковая сварка непрерывным оплавлением обеспечивает равномерный прогрев заготовок по сечению и позволяет получать стабильное качество стыков. Ее существенным преимуществом является также возможность сравнительно легко автоматизировать процесс.

Стыковая сварка оплавлением с подогревом отличается от сварки непрерывным оплавлением тем, что перед началом процесса оплавления заготовки подогревают в зажимах машины периодическим смыканием и размыканием при постоянно включенном токе. При этом происходит процесс прерывистого оплавления и заготовки укорачиваются на заданный припуск. Выдержка при замыкании составляет около 0,5–3 с, а при размыкании 2–6 с. Количество замыканий может быть от одного до нескольких десятков в зависимости от размеров сечения заготовок. Применение стыковой сварки оплавлением с подогревом позволяет предупредить резкую закалку и, следовательно, получить более пластичные стыки при сварке закаливающейся стали; снизить требуемую мощность машины или на машине данной мощности сваривать заготовки с большими площадями сечения; осуществить осадку при меньшем усилии; сократить общий припуск на сварку[4].

 

Точечная сварка

 

Заготовки соединяют сваркой в отдельных местах, условно называемых точками. Размеры и структура точки, определяющие прочность соединения, зависят от формы и размеров контактной поверхности электродов, силы сварочного тока, времени его протекания через заготовки, усилия сжатия и состояния поверхностей заготовок. Качественная сварная точка характеризуется наличием общего для обеих заготовок литого ядра определенных размеров.

 

 

 

Последовательность операций точечной сварки следующая. Заготовки устанавливают и затем плотно сжимают между электродами контактной машины. Включают ток, и заготовки быстро нагреваются; особенно быстро нагреваются участки металла, прилегающие к контакту между заготовками, так как эти участки имеют повышенное электрическое сопротивление. Кроме того, они менее подвержены охлаждающему действию электродов. В момент образования в зоне сварки расплавленного ядра заданных размеров ток выключают. После выключения тока заготовки кратковременно выдерживают между электродами под действием усилия сжатия, в результате чего происходит охлаждение зоны сварки, кристаллизация расплавленного металла и уменьшение усадочной раковины в ядре сварной точки. Силу тока и усилие сжатия заготовок устанавливают постоянными или меняют по определенному графику в течение цикла сварки одной точки. Характер их изменения определяется толщиной и материалом свариваемых заготовок. Точечной сваркой можно сваривать листовые заготовки одинаковой или разной толщины, пересекающиеся стержни, листовые заготовки со стержнями или профильными заготовками (уголками, швеллерами, таврами и т.п.).

Точечную сварку применяют для соединения заготовок из сталей различных марок (углеродистой, легированной, нержавеющей, жаростойкой и др.), а также из цветных металлов и их сплавов. Точечной сваркой можно соединять заготовки из разнородных металлов. Толщина каждой из заготовок, соединяемых точечной сваркой, может быть от сотых долей миллиметра до 35 мм. В зависимости от количества свариваемых точек, способа подвода тока к заготовкам и других факторов применяют различные способы точечной сварки.

 

Роликовая сварка

 

Роликовая (шовная сварка) – разновидность контактной сварки, при которой между свариваемыми частями заготовки образуется прочное и плотное соединение. Электроды выполняют в виде плоских роликов, между которыми пропускают свариваемые заготовки.

 

  

 

Заготовки соединяют непрерывным прочно-плотным сварным швом, состоящим из ряда точек, в котором каждая последующая точка частично перекрывает предыдущую. В отличие от точечной сварки здесь заготовки устанавливают между вращающимися роликами (или между роликами и оправкой), на которые действует усилие механизма давления и к которым подведен электрический ток. Толщина каждой из заготовок обычно не превышает 2–3 мм.

В тех случаях, когда невозможно подвести ролики к свариваемому изделию с двух сторон, применяют одностороннюю роликовую сварку (приварка облицовки к каркасам больших размеров, приварка кровли и т.п.).

Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0, 3–3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.

Шовная сварка отличается от предыдущих двух такими моментами: свариваемые детали закрепляют внахлёст, и электродами служат ролики, сделанные из медного сплава. Подача большого тока происходит точно так же, посредством подачи напряжения на плечи автомата через гибкие шины от вторичной обмотки трансформатора. [3]