Контактная сварка: устройство, принцип работы, применение

История

В 1856 году английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) впервые применил стыковую сварку. В 1877 году американский исследователь Элиху Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и представил ее в промышленности. В том же 1877 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил методы точечной сварки и контактных швов  .

Для проведения контактной точечной сварки использовались специальные клещи с угольными электродами, на которые подавался электрический ток. Затем две стальные пластины, уложенные друг на друга, зажимали плоскогубцами, и ток, подаваемый на угольные электроды, проходя через металл, давал достаточно тепла для образования пятна сварки.

В 1886 году Э. Томсон, который занимался исследованиями и разработками в области контактной сварки, подал заявку на патент, защищающий принципиально новый метод электросварки, описанный следующим образом: «Свариваемые объекты соприкасаются с точки свариваются и через них пропускается колоссальный ток — до 200 000 ампер при низком напряжении — 1-2 вольта. Контактная точка будет иметь наименьшее сопротивление току и поэтому будет очень горячей. Если в это время начать сжимать свариваемые детали и ковать место сварки, то после остывания предметы будут хорошо свариваться. «Метод сварки получил название« электрическая ковка »или« беспламенная сварка».

В конце 19 века для соединения телеграфных кабелей применялась стыковая сварка сопротивлением. В своих дальнейших исследованиях Элиху Томсон начал сочетать электрический нагрев с пластическими деформациями, возможными благодаря использованию систем гидравлического сжатия. В начале 20 века появились сообщения об использовании компанией Fiat контактной сварки для производства авиационных двигателей.

В 1928 году компания Stout Metal Airplane Company (дочерняя компания Ford Motor) применила контактную сварку дюралюминиевых труб. В начале 1930-х годов в Америке была испытана контактная сварка металлов с низкой температурой плавления и их сплавов. В ходе исследований были разработаны технологии и оборудование, которые были приняты на вооружение компаниями Douglas, Boeing и Sikorsky Aircraft  .

Виды контактной сварки

Существует четыре типа контактной сварки:

• точка, когда детали зажаты между двумя электродами, по которым ток передается одновременно с включением механизма тяги. Механизм сжимает электроды, и детали соединяются в одну точку. Диаметр сварочного пятна равен диаметру электродов, то есть может быть очень маленьким,
• футбол подразумевает крепление деталей по всей площади контакта. Он делится на два типа: сопротивление и отлив,
• рельефный, при котором детали закрепляются в одном или нескольких местах в зависимости от расположения специальных рельефных выступов. Многие специалисты относят эту разновидность к точечной, потому что принцип ее действия аналогичен, но есть разница: контакт определяется не формой электродов, а формой поверхности деталей в месте стыка,
• шов, когда детали скрепляются вращающимися роликами с подводимым к ним током. Это не стационарная сварная установка, ролики имеют механический привод. Принцип работы установки примерно такой же, как у точечной сварки.

Электроды для точечной сварки, как правило, изготавливаются из бронзы или меди, для выступающей сварки — из материалов, близких или близких к свариваемым металлам.

Точечная

Этот вид в свою очередь делится на следующие виды:

• единая точка;
• два очка;
• многоточечный.

Процесс происходит между элементами, плотно зажатыми между электродами, диаметр точки соединения равен диаметру электрода. Нагрев металла с последующим его плавлением происходит только в месте контакта с электродом. После получения неразъемного соединения детали охлаждают.

Этот вид работ применяется при обработке сетей, каркасов, арматуры. Также возможно соединение электронных деталей размером не более 0,02 мм. Точечная сварка применяется также для сварки листовых изделий из стали с толщиной листа не более 20 мм, а также на предприятиях, выпускающих технологическое оборудование.

На качество исполнения влияют такие факторы, как:

• размер электрода;
• сила тока;
• форма электрода;
• сила, с которой происходит давление на свариваемые элементы;
• продолжительность процесса;
• насколько чистыми являются свариваемые поверхности деталей.

Современные устройства могут выполнять до 600 подключений в минуту, что позволяет быстро и качественно ремонтировать большое количество элементов, тем самым увеличивая объемы производства компании.

Рельефная

В отличие от предыдущего типа соединение между частями фиксируется формой их поверхности, а точечное — формой рабочей части используемых электродов.

Этот вид работ применяется при креплении опорных элементов к деталям из листового металла, для крепления деталей. Также рельефная сварка встречается в радиотехнике.

Это лучший вид, когда нужно прикрепить деталь неправильной формы к плоской поверхности или прикрепить два выступающих элемента. Его можно использовать совместно с точечным и самостоятельно.

Стыковая

При этом виде обработки, в отличие от рельефов и деталей наконечника, они свариваются по всей поверхности их контакта. Стыковая сварка бывает двух видов:

• сопротивление, при котором соединение деталей, нагретых почти до температуры плавления стыков деталей, происходит посредством сильного сжатия деталей, в результате чего элементы соединяются в твердой фазе;
• оплавление, которое, в свою очередь, также бывает двух типов:
  • сплошная мигалка, при которой сближение деталей происходит во время работы сварочного трансформатора. Когда элементы сжимаются, происходит контакт и соединение нагревается протекающим электрическим током. При уменьшении сжимающей силы контактное сопротивление увеличивается, и за счет этого происходит уменьшение сварочного тока. Твердый контакт деталей заменяет точечный контакт. В этом случае стыковые участки выступают и оплавляются из-за повышенной в них эффективности нагрева. Процесс оплавления продолжается до тех пор, пока не появится слой жидкого металла, который образует сплошное соединение, а его избыток выдавится из пространства между деталями;
  • стыковая сварка с нагревом — это процесс, при котором соединяемые элементы нагреваются путем кратковременного замыкания концов деталей, после чего их оплавляют. Преимущества этого типа заключаются в более прочном соединении элементов, в экономии энергии, в возможности сваривать детали разного состава, которые часто встречаются в судостроении, не требует большой механической обработки.

Шовная

При этом элементы соединяются посредством вращающихся роликов. В этом случае ток пропускается через место, где происходит сварка. Принцип работы аналогичен пункту один. Этот тип подключения имеет следующие режимы:

• постоянное движение роликов при постоянном токе питания;
• непрерывное закручивание роликов с переменной подачей;
• периодическое движение роликов с периодической подачей питания.

Непрерывный режим используется при склейке листов, общая толщина которых не превышает 1,5 мм. Выбор более толстых элементов может привести к расслоению. Недостатком этого метода является то, что листы могут деформироваться в процессе.

Из трех режимов второй наиболее популярен. Такое воздействие приводит к уменьшению количества дефектов поверхности и экономии энергии.

Непрерывная сварка применяется при производстве тонкостенных сосудов, сварных труб и других подобных изделий.

Электрооборудование для контактной сварки

Аппараты, используемые при сварке, делятся на оборудование общего назначения и специализированное оборудование, предназначенное для конкретного типа продукции.

Эти агрегаты, в свою очередь, делятся по типу преобразования, накопления и вида электрического тока:

• для машин однофазного тока;
• для устройств постоянного тока;
• для машин трехфазного тока низкой частоты с тиристорным преобразователем;
• с возможностью накопления электроэнергии.

Примерная стоимость электросварочного оборудования на Яндекс.Маркете

Таким образом, контактная сварка имеет ряд преимуществ: при правильном выборе оборудования и типа подключения сварочные работы не приведут к большому расходу электроэнергии, а заодно позволят получить качественную продукцию.

Преимущества и недостатки

Сварка сопротивлением достаточно безопасна, не требует расходных материалов и очень быстро: «контакт» создается за десятые доли секунды. Автоматический сварочный аппарат сопротивлением создает примерно 600 стыков в минуту. Электроды изнашиваются относительно медленно, и их не нужно часто менять.

К недостаткам можно отнести дороговизну оборудования и потребность в большой электрической мощности, что связано с использованием большого тока.

Отличительные черты

Промышленные сварочные аппараты сопротивлением представляют собой сложные системы, состоящие из множества компонентов. И самое главное — электроды. Именно они непосредственно взаимодействуют со свариваемыми металлическими поверхностями.

Как показывает практика, для контактного метода лучше всего подходят медные электроды. В этом особенность процесса.

Обязательной составляющей аппаратов и аппаратов контактной сварки является регулятор. Именно с его помощью обеспечивают соблюдение последовательности операций, фиксируют их продолжительность, равномерно регулируют фазы сварочного тока.

также невозможно представить современные сварочные аппараты без реле и трансформаторов — преобразователей электроэнергии. Преобразование имеет принципиальное значение, так как требует большого тока, но низкого напряжения, от 1 до 16 вольт.

его доводят до требуемых параметров с помощью сварочного трансформатора. Вы можете заранее указать оптимальное напряжение и силу электрического тока для конкретной толщины металла в инструкции к сварочному аппарату — эти данные обязательно должны присутствовать.

В современных сварочных аппаратах помимо всего есть много электроники, автоматизирующей определенные рабочие процессы. Это делает управление ими максимально удобным и простым.

Разновидности современного метода

Существует четыре актуальных типа связи, возникающих при тесном контакте сторон:

• точка;
• в стыке (стыке);
• шовный;
• облегчение.

В отдельных случаях возможны также комбинированные способы сварки металлических деталей: стыковой шов, затыловка и другие.

Кроме того, контактная сварка бывает двухсторонней и односторонней. В первом варианте электроды подводятся к двум поверхностям изделия, например сверху и снизу.

Однако в труднодоступных и неудобных местах одновременно подключить два электрода проблематично, поэтому применяется односторонняя контактная сварка. Он считается менее эффективным, чем двусторонний, но все же обеспечивает приемлемое соединение.

Расходные материалы

Наибольшему износу электродов подвержены сварочные аппараты, которые постоянно подвергаются механическим и термическим нагрузкам. Они сделаны из чистой меди или из медных сплавов с алюминием, цинком, кадмием и другими металлами, которые увеличивают прочность и эластичность продукта. Такие сплавы делятся на несколько видов:

• Для работы при высоких температурах (около 500 градусов Цельсия) и непрерывного питания эти электроды изготавливаются из бронзы с добавлением никеля, кремния, циркония или хрома;
• Для работы при температурах до 300 градусов применяется сварка цветных сплавов, низколегированных сталей, сплавов МС (легированных серебром) и МК;
• Бронзовые сплавы с хромом и кадмием подходят для работы при низких температурах (до 200 градусов Цельсия.

Самыми быстрыми являются конические и цилиндрические электроды, самыми медленными являются плоские и широкие электроды, используемые в машинах для проекционной сварки.

Требования к электродам для контактной сварки

Электроды — это рабочий инструмент. Срок службы инструмента, производительность процесса сварки и качество сварного соединения зависят от правильной конструкции инструмента и правильной эксплуатации (при прочих равных условиях.

Срок службы электродов определяется материалом и конструкцией инструмента, режимом сварки и условиями охлаждения электрода.

Электроды

Наиболее распространенные модели электродов имеют цилиндрический корпус, оканчивающийся с одной стороны рабочей поверхностью, которая варьируется в зависимости от свариваемого материала и его толщины, а с другой — седлом, имеющим поверхность, или конической поверхностью (рис.1) или проволокой.

Диаметр тела электрода зависит от свариваемых толщин и увеличивается с их ростом. Увеличение диаметра улучшает условия охлаждения электрода сохранить электродный материал.

Вставки могут быть установлены так же, как и сам корпус, в свече, на проволоке или с помощью конуса седла.

В процессе эксплуатации таких электродов заменяются только вставки.

В электродах для сварки сталей и титана рекомендуется принимать угол a = 120 ° C с плоской рабочей поверхностью, что обеспечивает достаточно высокое сопротивление электрода.

Дальнейшее увеличение угла a нерационально, так как это может привести при небольшом износе электрода или небольшой волнистости листа к колебаниям площади контакта между электродом и заготовкой и, как следствие, к получению нестабильных результатов по прочности свариваемых точек; это затрудняет поддержание заданного диаметра рабочей поверхности электрода. Уменьшение угла a также не всегда оправдано, так как, например, при a = 60 ° сопротивление электродов уменьшается примерно в 2 раза.

Для сварки легких сплавов рекомендуется сферическая рабочая поверхность (рис. 6) электродов. При такой рабочей поверхности на оси электрода создается повышенное удельное давление, что способствует механическому разрушению оксидной пленки. По мере увеличения толщины свариваемого материала радиус сферы рабочей поверхности R соответственно увеличивается.

Материалы для электродов контактных машин

Производительность процесса сварки и качество сварного соединения во многом зависят от материала электродов контактных машин. В процессе работы при надавливании на изделие материал электродов пластически деформируется при кратковременном воздействии высоких температур. Устойчивость материала к пластической деформации при сжатии при кратковременном нагреве — одно из условий, определяющих сопротивление электродов. Однако качество материала электродов определяется не только его сопротивлением пластической деформации, но также его теплопроводностью и электропроводностью.

Недостаточная тепло- и электропроводность сплава вызывают повышенный нагрев и износ рабочей поверхности электрода, а также появление на заготовке следов электродного материала, что может привести к локальным очагам коррозии.

Поэтому к электродным материалам контактных машин предъявляются два основных требования: достаточно высокая стойкость к пластической деформации при сжатии при кратковременном нагреве и достаточно высокая теплопроводность и электропроводность для сварки этого материала. Кроме того, материал требует отсутствия в больших количествах низколегированных добавок и склонности к растрескиванию и скалыванию, технологичности сплава в процессе производства, низкой окисляемости при сварке (для электродов головных машин) и т.д.

Условия сварки также влияют на сопротивление материала электрода: характер изменения сварочного тока, время сварки, частоту импульсов и величину силы, действующей на электроды.

Медь, которая до сих пор использовалась в качестве материала для электродов, не жаростойка, но обладает очень высокой теплопроводностью и электропроводностью. Введение легирующих добавок снижает его теплопроводность и электропроводность. В наименьшей степени на снижение электропроводности влияют добавки Cd и Ag. Кадмиевая бронза с содержанием Cd до 1,2%, упрочненная холодной деформацией, широко используется в промышленности. Сплавы медь-серебро используются гораздо реже из-за дороговизны серебра.

Низко-неоднородные медные сплавы с ограниченной растворимостью, которые содержат добавку тугоплавкого сплава или тугоплавкого химического соединения, не содержащего растворителя и существенно не снижающего температуру плавления сплава, обладают высокой жаропрочностью и хорошими технологическими свойствами. Этим требованиям удовлетворяет система Cu-Cr и, прежде всего, сплавы, содержащие, помимо хрома, другие легирующие добавки. К таким сплавам относятся: хромовая бронза, сплав Мц-5б, сплав Мц-4, которые используются для изготовления электродов для остроконечных и роликовых станков и др.

При выборе электродного сплава обычно соблюдают два правила:

1) чем больше теплопроводность и электрическая проводимость свариваемого материала (и, следовательно, чем больше плотность тока в контакте электрод-заготовка), тем больше должна быть теплопроводность и электрическая проводимость сплава, чтобы избежать повышенного нагрева и повреждение свариваемых деталей и электродов;

2) чем выше требуется удельное давление на рабочую поверхность электрода, тем выше твердость сплава должна быть при высокой температуре, чтобы избежать быстрого износа электродов. Поэтому для точечной сварки легких сплавов часто рекомендуют кадмиевую бронзу, которая имеет более высокую теплопроводность и электрическую проводимость и позволяет получить отпечатки электродов на изделии без следов меди. Более прочный сплав Мц-5б позволяет добиться лучших результатов при сварке легких сплавов на аппаратах МТИП, которые дают постепенно нарастающий импульс сварочного тока.

При сварке низкоуглеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, а также титана могут использоваться такие сплавы, как Мц-56, Мц-4, ЭВ и хромовая бронза, которые имеют более низкую электрическую и теплопроводность, но более высокую твердость при высоких температуры по сравнению с кадмиевой бронзой.

Электроды головных машин, блокирующие свариваемые детали и подающие на них ток, менее требовательны с точки зрения электропроводности, но должны иметь большую стойкость к нагреванию и окислению. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют медные сплавы Мц-2 и Мц-3, содержащие химические соединения Ni2Si и NiBe соответственно. Также допускается использование сплавов Мц-4, Мц-5б, Мц-5, ЭВ (хромо-цинковая бронза) и хромовой бронзы. Если медная и кадмиевая бронза упрочняется только холодной деформацией, остальные поставляемые сплавы упрочняются термически.

Особенности сварного процесса

При точечной сварке на место стыка металлических деталей подается кратковременный импульс электрического тока, продолжительность которого варьируется в пределах 0,01-0,1 секунды.

В этом случае в области перекрытия электродов края изделий плавятся, приобретают общий сердечник. После подачи тока детали охлаждаются под давлением для кристаллизации этого ядра, а также его полного охлаждения.

Технические данные сварщиков сопротивлением.

Основные методы контактной сварки:

• точечный метод;
• шовный или роликовый метод;
• стыковая контактная сварка.

Особенность этого вида сварки в том, что он не требует дополнительных мер безопасности. Сдавливание деталей друг с другом приводит к образованию между ними уплотнительной ленты без разбрызгивания расплавленного металла.

Но давление деталей следует снимать с некоторой задержкой, чтобы обеспечить им лучшую кристаллизацию, ковку и добиться устранения неоднородностей.

Преимущества точечной сварки — экономичность, высокая механическая прочность швов, возможность автоматизации рабочих процессов. Недостатки контактной сварки — недостаточная герметичность создаваемых швов.

Предварительная подготовка позволит обеспечить качественные сварные швы. Детали очищаются от всевозможных загрязнений специальными щетками, пескоструйной обработкой, кислотным травлением, а также другими методами.

перед сваркой важно произвести сборку таким образом, чтобы обеспечить точное и плотное прилегание металлических изделий друг к другу.

В противном случае пространство между деталями сократится и поглотит часть давления на них, давление отложений уменьшится, и возникнет диффузия прочности сварных точек. В целом это снизит прочностные характеристики сварного шва и сделает его уязвимым для негативных внешних факторов.

Технология контактной сварки

Технология контактной сварки предполагает нагрев передней кромки деталей в сочетании с механическим давлением. Для нагрева на электроды подается постоянный или импульсный ток.

Меры предосторожности

При работе с аппаратами контактной сварки опасность представляют как раскаленный металл в зоне стыка, так и движущиеся части, контакт которых является прямым путем к травме. Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, также опасно: оно составляет 220 или 380 В. Поэтому нельзя работать на машинах, не имеющих заземленного корпуса, плохо изолированных проводов или неисправной системы жидкостного охлаждения. Категорически запрещается менять проходы первичной обмотки, если прибор не отключен от сети.

Все сварочные работы необходимо проводить в защитных очках, чтобы не попадали в глаза капли горячего металла. Чтобы обезопасить себя от ожогов, нужно надеть защитную одежду, клеенчатые перчатки и головной убор.

Во время контактной сварки обрабатываемая поверхность выделяет ядовитые пары, особенно если детали имеют свинцовое или другое антикоррозионное покрытие. Согласно требованиям безопасности рабочее место должно быть оборудовано вытяжкой — это предотвратит попадание паров металлов, масел, угарного газа в дыхательные пути.

Подготовка поверхностей

Перед сваркой подготовьте соединяемые поверхности. Подготовка в основном заключается в их очистке от коррозии, грязи, машинного масла и других нежелательных отложений. Для этого подойдет напильник или дрель в виде кисточки. Если места сварки имеют неровности, их необходимо выровнять и подогнать друг к другу. Это особенно важно при контактной стыковой сварке, когда любой зазор может испортить шов и сделать его хрупким. При сборке трубных секций используется универсальный нож для их выравнивания.

Техника безопасности при работах

При использовании блоков точечного типа необходимо соблюдать правила безопасности:

• не должно быть повреждений изоляции электрических проводов, оголенных контактов;
• агрегат должен быть заземлен;
• при подключении к сети оборудования контакты должны соответствовать номиналам;
• необходимо использовать дифавтоматы;
• регулировка и обслуживание устройства в процессе эксплуатации осуществляется только после отключения его от сети.

Сварка связана с повышенной опасностью для сварщика.

Сварщик должен носить плотно прилегающий халат, специальную маску или защитные очки и диэлектрические перчатки. При этом ручка захвата надежно изолирована. Работать в помещении необходимо с респиратором; должен быть вытяжной колпак.

Типы используемых аппаратов

При контактной точечной сварке устройство может выдавать разные токи.

По этим причинам оборудование делится на категории:

• с постоянным и переменным током;
• низкая частота;
• конденсатор.

Для сварки стальных сеток на заводах используются многоточечные агрегаты, которые позволяют выполнять стыки одновременно в нескольких местах.

Но наиболее популярны одноточечные модели, для которых используется переменный ток.

По каким характеристикам выбирать устройство

При выборе оборудования следует учитывать следующие параметры: режимы работы устройства, мощность, толщина материала, расход электроэнергии.

Режимы работы аппарата

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

В первом случае используется ток высокой плотности, цикл сварки менее 1,5 с. В этом режиме увеличивается производительность, но соединяемые детали должны быть сильно раздавлены. Для работы используются электроды, диаметр которых в несколько раз превышает общее сечение свариваемых элементов.

Сварка может производиться в жестком или мягком режиме.

Во втором случае используется меньшая плотность тока, цикл сварки увеличивается до 5 с. Это позволяет снизить давление захватов на заготовки и работать с электродами, диаметр которых равен толщине деталей.

Мощность напряжения

Сварочный аппарат можно подключать к однофазной сети 220 В и трехфазной 380 В. Потребляемая мощность в зависимости от модели может варьироваться от 3 до 12 кВт. Не рекомендуется подключать действующее оборудование мощностью более 5 кВт к штатной электросети, так как может расплавиться проводка.

Толщина свариваемых листов

Этот параметр определяет максимальное сечение деталей, которые может сваривать агрегат. При сварке более толстых деталей получаются швы низкого качества.

Обозначение параметров может быть общим или раздельным. Например, в первом случае — «5 мм», во втором — «2,5 + 2,5 мм», но значения этих параметров одинаковы.

Промышленные модели, способные сваривать одновременно 3 стальных листа, означают — «3 + 3 + 3 мм».

Экономичность потребления

Хозяйственные агрегаты предназначены для ручного управления. Некоторые модели работают только на максимальной силе тока, потому что ее регулировка не предусмотрена. Сварщик самостоятельно сжимает клещи, следит за периодом контакта электродов до тех пор, пока не будет завершен желаемый провар.

Мощность сварщика — одна из основных характеристик.

Чтобы шов был качественным, трансформатор предварительно испытывают на заготовках того же сечения, что и основные элементы. Это делается для определения времени ожидания. После этого можно переходить к отделке работ.

Выпускаются модели, на которых регулируется сила тока — синергетическое управление (микропроцессор). Это значительно упрощает сварочные работы. Оператор указывает на панели устройства тип подключения и толщину деталей. Механизм управления самостоятельно подбирает оптимальные параметры для работы, включает / выключает текущее питание. Задача мастера — только подвести электроды к стыку деталей. Но это дорогое оборудование.

Параметры режима контактной сварки

В зависимости от роли процессов тепловыделения и теплоотвода различают жесткие и мягкие режимы сварки.

Для тяжелого режима характерно высокое значение сварочного тока и короткое время сварки. Жесткий режим характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения. Такие режимы используются при сварке материалов с высокой теплопроводностью и низким удельным сопротивлением.

Мягкие режимы характеризуются значительной продолжительностью протекания тока относительно небольшой интенсивности. В этом случае происходит значительный теплообмен внутри деталей и между электродами.

Цикл контактной точечной и выступающей сварки состоит из предварительного сжатия, нагрева и ковки.

При контактной сварке основными параметрами режима являются сварочный ток или плотность тока, время протекания тока, начальное усилие сжатия и опрокидывающее усилие, укорочение деталей при сварке, длина установки (начальное расстояние между внутренними кромками силовых кабелей).

Основные параметры режима при сварке миганием: скорость мигания, плотность тока во время мигания, допуск на мигание, время мигания, величина удара и его скорость, продолжительность удара током, величина удара током, сила опрокидывания или опрокидывающее давление, установка длина детали. Также установите напряжение холостого хода машины и программу его изменения.

Типовой технологический процесс изготовления сварных узлов состоит из следующих операций:

• изготовление деталей;
• подготовка деталей;
• сборка;
• сварка;
• отделочные операции;
• антикоррозионная защита;
• проверить.

Роль пластической деформации

Пластическая деформация металла вызывается как внешними факторами — прочностью электродов, так и внутренними — напряжениями, возникающими из-за несвободного расширения металла в зоне сварки. При точечной, валиковой, валиковой и стыковой сварке пластическая деформация металла присутствует на протяжении всего процесса сварки: от образования холодного контакта до ковки стыка. При сварке оплавлением деформация возникает во время предварительного нагрева и переворачивания.

Основная роль пластической деформации при точечной, непрерывной и выступающей сварке заключается в образовании электрического контакта, образовании пластиковой ленты для предотвращения разбрызгивания расплавленного металла и ограничении распространения сварочного тока во внутреннем контакте, а также в герметизации металла в фазе охлаждения.

Основная роль пластической деформации при стыковой сварке заключается в удалении оксидов с образованием металлических связей в кальции (вторая фаза цикла сварки) и электрических контактах (в основном во время первой фазы нагрева). Деформация вызвана сжимающей силой, возникающей при работе сварочного аппарата. Для образования первого электрического контакта достаточно низкого давления, при котором происходит микропластическая деформация рельефа поверхности торцов. Для удаления оксидов и образования связок требуется относительно большая объемная пластическая деформация деталей. При стыковой сварке в большинстве случаев используется модель свободной объемной деформации, при которой металл течет без каких-либо внешних ограничений. В процессе стыковой сварки о степени деформации судят по укорачиванию деталей, вызванному оседанием.

Дефекты соединений и причины их образования при контактной сварке

Основными дефектами точечных, швов и выступов являются:

• Непровар — проявляется в виде полного отсутствия или обжатия литого сердечника, а также частичного или полного сохранения оксидной пленки или слоя покрытия в контакте деталь-деталь; брызги, несплошность в зоне сварки (трещины, отверстия), снижение коррозионной стойкости стыков, неблагоприятные изменения конструкции металла. Частая причина непровара — изменение параметров режима сварки (уменьшение сварочного тока и времени, увеличение силы сжатия и диаметра электродов), а также других технологических факторов (малое перекрытие, расстояние между точками, большие зазоры), что приводит к снижению плотности тока (тепловыделению).
• Брызги — это выброс части расплавленного металла из зоны сварки. Эскизы делятся на внешние (от зоны контакта электрода с деталью), внутренние (между деталями), начальные (на первом этапе формирования стыка) и окончательные (на втором этапе). Общая причина появления этого дефекта — отставание скорости деформации от скорости нагрева.
• Нарушение сплошности в зоне сварки: внешние и внутренние трещины, полости. Трещины горячие и в основном образуются в хрупком диапазоне температур.
• Пониженная коррозионная стойкость стыков — возникает в результате переноса части электродного металла на поверхность вмятины и может вызвать повышенную коррозию в этой части стыка.
• Неблагоприятные изменения металлической структуры сварного шва являются результатом цикла термической деформации сварного шва.

Дефекты сварки и контроль качества

Дефекты, возникающие в процессе контактной сварки, бывают двух типов:

• Дефектные сварные детали. Причин этому может быть несколько: чрезмерный нагрев зоны стыковки, чрезмерное механическое давление, сбои в работе самого аппарата. Размеры точки сварки контролируются с помощью специальных шаблонов и измерительных приборов;
• Дефект сварного шва. Это происходит, если зона стыковки деталей слишком узкая или, наоборот, широкая, если в ней есть неровности, заусенцы, зазоры. Такие дефекты можно определить при визуальном осмотре — невооруженным глазом, через лупу, зондом или зондом. При необходимости шов просвечивают.

Профилактика дефектов — это грамотная работа не только во время сварки, но и перед ней, включающая выравнивание и очистку контактной кромки.

Обозначение на чертежах

В некоторых случаях вам может потребоваться профессиональная схема или чертеж с правильной идентификацией контактного шва.

По действующим стандартам таких обозначений может быть несколько. Если речь идет о видимом сплошном шве, то он отмечается основной линией, а другие подобные элементы — тонкой линией. Что касается сплошного скрытого шва, то его следует обозначить пунктирной линией.

Видимые на чертеже точки сварки помечаются знаком «+», а скрытые никаким образом не отмечаются. Все видимые и скрытые сплошные швы или точечные сварные швы могут иметь линии выноски.

Только на этих строках или под ними можно писать условные условные обозначения, цифры и буквы, указывать номера ГОСТов. Например, обозначение точечной контактной сварки на выносной линии обязательно должно содержать большую букву «К» (обозначает вид сварки — контакт) и строчную букву «т» (буква обозначает конкретный способ работы — точка).

Всю ключевую информацию о необходимых ссылках на чертежи и схемы можно почерпнуть из ГОСТ или других надежных источников.