Контактная сварка

Контактная сварка ГОСТ 15878-79 — термомеханический метод соединения металлов. Происходит при одновременном локальном нагреве током промышленной частоты и сжатии поверхностей. Осиновые виды промышленности, где применяется контактная сварка: радиоэлектроника, авиастроение, автомобилестроение, бытовая техника. Обозначение, которое используется в мировых стандартах: ERW.

Контактная точечная сварка

Контактная сварка незаменима для соединения тонкого металла (0,01-3 мм), там, где другие виды невозможно применить из-за высокой мощности сварочных агрегатов. Также для получения прочного шва в напряженных конструкциях, работающих под давлением труб используется контактная стыковая сварка.

Преимущества и недостатки

Как и для всех видов технологических операций, контактная сварка имеет свои преимущества и ограничения. Начнем с преимуществ:

1. Cварка проводится тремя способами, которые увеличивают функциональность метода: рельефная; шовная (может выполняться как контактная стыковая сварка); точечная;
2. Возможно соединение элементов неодинаковой толщины;
3. Возможность соединения сплавов с различным химическим составом;
4. Возможность менять мощность и временные режимы контактной сварки;
5. Шов выдерживает высокие нагрузки на разрыв, динамические, давление (стыки рельс, паровых котлов);
6. Благодаря очень высокой производительности (1точка – 0,02-1 сек) сварка применяется в потоке на производстве;
7. Автоматизация производства и снижение человеческого фактора;
8. Большая вариантность исполнения сварочных агрегатов:

• стационарные;
• подвесные (клещи);
• передвижными.

9. Не требуется проводить предварительные работы; нагрев заготовки, погружение в защитную атмосферу и т.д.;
10. Высокая экологичность.

Тем не менее, контактная сварка имеет свои минусы, сводятся они, в основном к организационным вопросам и стоимости технологической операции. Недостатки контактной сварки:

1. Соединение происходит на ограниченной площади;
2. Высокая стоимость оборудования;
3. Узкая специализация машин;
4. Высокая мощность питания эл.станций;
5. Жесткие требования на допуски (толщина стенок, диаметр).

Виды контактной сварки

Электрическая контактная сварка подразделяется на несколько видов, в зависимости от характера сварного шва и ведения технологической операции:

Контактная точечная сварка — две плоскости соединяются отдельными, точечными касаниями равными по площади сечению электродов, которые одновременно работают на сжатие и являются источником тока. Может выполняться как двух, так и односторонняя контактная точечная сварка,

• Рельефная — технология аналогична контактной сварке; но с отличием в конфигурации рабочего края. Для этого метода подготавливают выступы, форма и размер, которых и определяют сварное соединение;

Схема рельефной контактной сварки

• Контактная шовная (роликовая) сварка — представляет собой цельный шов, состоящий из множества отдельных точек, Сила сжатия передается валками, через которые проходят сварные плоскости. В зависимости от скорости прохождения через валки и периодичности подачи тока, шов разделяется на: непрерывный, прерывистый и шаговый;

Контактная шовная сварка

• Стыковая контактная сварка — позволяет соединить заготовки большого сечения и легированных сплавов, плохо поддающиеся свариванию. Зажатые в электродах–держателях, заготовки нагреваются и осевым смещением соединяются. Сварка таких поверхностей может происходить дополнительно с помощью трения.

Стыковая контактная сварка

Разновидности контактной сварки определяются узкой специализацией, и, соответственно конструкцией машин. Проводятся по методу сопротивления и оплавления (с нагревом и без). Метод сопротивления используется для малогабаритных деталей, с максимальной площадью сечения 200 мм². Контактная сварка методом оплавления способна прочно соединить более крупные изделия. Наиболее востребована контактная сварка:

• профлиста (строительные кровельные работы, декоративные);
• труб (для давления любой силы, для работы в агрессивных средах и т.д.);
• меди (ЖД рельс, автомобильном транспорте, элементов машин).

Характеристики контактной сварки

Для исключения деформации в свариваемых изделиях необходимо соблюдать требования «контактная точечная сварка ГОСТ 15878-79».  Существует закономерность между размером электрода, силой и временем подаваемого тока, силой давления и толщиной свариваемого изделия. Обозначение контактной сварки на чертеже не указывает на методы и условия. Параметры приведены в таблице.

При этом область применения контактной сварки не ограничивается ни маркой стали, ни способами, которыми она будет проводиться.

Технология сварки

Контактная сварка очень практичный современный метод, но здесь важно учитывать временные интервалы при нагреве и охлаждении.

«Важно!

Если сильно расплавить зоны, то при быстром отведении тепла от расплава, образуется нежелательная структура, которая делает шов хрупким.»

Поэтому нагрев должен быть кратковременным и быстрым, ровно таким, чтобы при дополнительном механическом воздействии, произошло взаимодействие на молекулярном уровне. Контактная стыковая сварка может осуществляться спец электродами по окружности.

Быстрому отведению тепла способствуют низкие температуры, при которых проводится контактная сварка, поэтому желательно технологическую операцию проводить в теплом помещении, и, обеспечить медленное охлаждение, вне зависимости от того, какие виды контактной сварки применяются.

Виды аппаратов

Аппараты для контактной сварки подходят одновременно для шовного, стыковочного и точечного соединения. Форма шва зависит от типа электродов, которые выпускаются в различных вариантах. Сварочные агрегаты по мощности и назначению разделяются на:

• Стационарные – представляют собой тяжелые станки, со встроенным трансформатором и конденсатором, предназначены для контактной сварки с применением большого давления. У них сверхбольшая производительность, но ограниченный функционал. Как правило, используются на предприятиях и участвуют в поточных технологических линиях: контактной стыковой сварке, контактная точечная сварка или шовной.

Стационарные аппараты контактной сварки

• Ручные полуавтоматы – используются для штучных работ, где прижимное усилие обеспечивают клещи. Контактная сварка полуавтоматом эффективно используются в частных мастерских, для бытовых нужд, где производительность заменяется увеличенным функционалом. Их вес составляет всего 15 кг. У таких аппаратов толщина свариваемого слоя ограничивается мощностью трансформатора.

Ручные аппараты контактной сварки

По конструкции агрегаты разделяются на:

• специализированные;
• подвесные — дополнительно на:
  • автоматы,
  • полуавтоматы.

По типу вырабатываемой электроэнергии агрегат разделяется:

1. переменным током;
2. низкочастотный;
3. конденсаторные;
4. постоянным током, — наиболее распространены аппараты переменного тока и конденсаторного.

Устройство работы аппаратов для точечной сварки

Принцип работы контактной сварки основан на эффекте короткого замыкания.

Наиболее экономичный и эффективный из аппаратов относится к конденсаторному типу. Каждый из них рассчитан на конкретный вид нагрузок, а его мощность определяется мощностью трансформатора и емкостью конденсаторов, в которых аккумулируется электроэнергия, т.е. происходит зарядка.

«Обратите внимание!

Мгновенная разрядка конденсатора, при которой происходит контактная точечная сварка, позволяет выдать силу тока большой величины, используя обычную сетевую мощность.»

Расход энергии всегда равномерный, что обеспечивает стабильный результат.

Сварочные материалы

Контактная точечная сварка применяется для соединения низкоуглеродистых, низколегированных сталей, а также цветных сплавов на медной, хромоникелевой, алюминиевой основе. Это рельсы, полые трубы, пруты и полосы, используемые в ответственных узлах деталей конструкций и агрегатов под различными видами давления. Позволяет соединять тонкие листы аустенитной стали.

Техника безопасности

Агрегаты, которыми проводится контактная сварка, выполнены в закрытом безопасном корпусе, и в таком виде должен эксплуатироваться. Перед началом работ необходимо проверить правильность соединения электродов, цельность обмотки проводов, работоспособность блокировок и аварийных выключателей.

В течение все работы необходимо использовать защитные очки, перчатки и диэлектрические коврики и обувь. В мастерской должна находиться аптечка с такими препаратами как пантенол, капли для глаз.

Дефекты точечной сварки

При правильно выполненной работе, контактная сварка не имеет дефектов, присущих остальным видам сварки. Но при несоблюдении требований ГОСТ, использовании не соответствующей силы тока, возникают следующие виды брака:

• непровар;
• трещины;
• разрывы у кромок нахлестки;
• следы от электродов;
• внутренний/ наружный выплеск металла;
• смещение ядра;
• прожог.

Особенности контактной сварки позволяют исправить нескорые дефекты, высверлив их и поставив на их место заклепку или исправить недочет повторной сваркой.

Заключение

Контактная сварка это универсальный метод, позволяющий соединить практически все виды черных и цветных сплавов, а также заготовок различных размеров сечения и толщины. Достигается это благодаря большой вариантности изготовления сварочных аппаратов по мощности, форме электродов и принципу соединения.

Способ контактной точечной сварки настолько прост, что умельцы собирают аппараты буквально из подручных средств, и проводят ее в домашних условиях. Для этого достаточно знать элементарные законы физики и строения металлов. Контактная сварка еще не раскрыла полностью своих возможностей и пределов развития.