7.4. Стыковая сварка

Стыковая контактная сварка - это сварка, при которой соединение свариваемых частей происходит по всей поверхности стыкуемых торцов. Применяется для соединения труб, валов, прутков, балок.

Сварка может быть выполнена тремя способами: сопротивлением, непрерывным и прерывистым оплавлением.

Сварка сопротивлением: нагрев Джоулевым теплом при прохождении тока через участок контакта деталей до пластического состояния и последующая осадка с одновременным отключением тока. Таким способом сваривают НУ и НЛ стали сплошного сечения с площадью до 1000 мм², легированные стали до 20 мм². Цветные металлы и их сплавы хорошо свариваются сваркой сопротивлением. Этот способ требует высокой чистоты поверхностей и строгого контроля температуры нагрева. Поэтому он не получил широкого распространения.

Сварка непрерывным оплавлением: детали приводят в соприкосновение при включенном напряжении, что вызывает оплавление их торцов. Затем - осадка на установленную величину. Применяют при сварке тонкостенных труб, листов, рельсов и др. Допускается сварка разнородных металлов. Достоинством способа является высокая производительность, недостатком - высокие потери на разбрызгивание и угар металла.

Сварка прерывистым оплавлением производится чередованием плотного и неплотного контакта деталей при включенном токе до тех пор, пока торцы их не нагреются до 800-900^оС. Затем производят оплавление и осадку. Этим способом сваривают НУ стали в тех случаях, когда мощность машины недостаточна для сварки с непрерывным оплавлением (большое сечение).

Подготовка деталей зависит от способа сварки. Сварка сопротивлением требует высокой точности обработки и плотности прилегания поверхностей. Перекосы и зазоры приводят к неравномерному прогреву деталей, образованию оксидов и снижению качества соединения. Сварка оплавлением допускает менее тщательную обработку. Детали под сварку могут обрезаться пресс-ножницами и даже кислородной резкой (с последующей очисткой от шлака).

К основным параметрам стыковой контактной сварки относят установочную длину, давление, ток, величину осадки, время пропускания тока (время оплавления).

Машины для стыковой сварки состоят из механической и электрической части. Механическая часть служит для фиксации деталей и подвода к ним тока (зажимы), перемещения деталей (сдавливание, осадка). Механизм перемещения может быть либо с ручным приводом, либо с механическим. Электрическая часть состоит из трансформатора с секционированной первичной обмоткой и прерывателя тока.

Достоинства

высокая производительность, определяемая возможностью вести процесс с потреблением большой электрической мощности

возможность широкой автоматизации сборочно-сварочных работ, которая позволяет встраивать машины контактной сварки (или сварочную часть машины) в поточные сборочно-сварочные линии

высокое и стабильное качество сварки, не зависящее в большинстве случаев от квалификации сварщика

отсутствие потребности в специальных технологических материалах (присадочная проволока, флюсы, газы и т.д.)

относительно высокая культура производства и условия труда.

Холодная сварка металлов

Уникальная технология сварки алюминия, меди и других цветных металлов, отличающаяся от всех остальных способов сварки тем, что она происходит без нагрева металла только за счет его пластического деформирования под действием внешней нагрузки. Величина давления при этом должна в 8-10 раз превосходить предел текучести металла.

Кроме алюминия и меди холодной сваркой соединяют Ni, Ti, Pb, In, Ag, Au и большинство их сплавов.

Основные достоинства:

• Холодная сварка происходит без нагрева, поэтому:

• металл при сварке не "портится";

• сварной стык прочнее самого металла;

• холодная сварка — единственный надежный способ соединения алюминия с медью;

• можно сваривать емкости, содержащие вещество, не допускающее нагрева (например, взрывчатое).

Экономия цветного металла и других материалов обеспечивается при:

• замене меди алюминием в качестве токопроводящего материала в электротехнике и цветной металлургии;

• ликвидации отходов в кабельном и иных производствах;

• замене клепки, штамповки, литья на холодную сварку;

• замене иных способов сварки (с нагревом) и пайки на холодную сварку — не нужны, флюсы, припои, присадочные материалы, защитные газы (например, экономия дорогостоящего, аргона);

• замене механических соединений контактных (троллейных) проводов на холодную сварку — не нужны соединительные зажимы и клеммы

Экономия электроэнергии обеспечивается за счет:

• уменьшения потерь электроэнергии в контактах медь — алюминий (в цветной металлургии и электромашиностроении);

• улучшения параметров электротехнических изделий;

• снижения подводимой к сварочному оборудованию электрической мощности

Экологические преимущества холодной сварки

• нет газовых выделений;

• отсутствуют брызги расплавленного металла;

• отсутствует световое излучение;

• нет шума;

• отсутствует вибрация.

Выгодный путь создания новых конструкций. Например, разработанные на основе использования холодной сварки охладители силовых полупроводниковых приборов легче на 20-25% лучших отечественных и зарубежных аналогов, изготовленных литьем или прессованием.

Машины некоторых типов можно переналаживать для поперечной или продольной сварки.

Холодная сварка позволяет осуществлять следующие типы соединений: внахлестку (точками или швом); стыковые; тавровые.

Свойства сварных соединений

Благодаря наклепу (уплотнению) металла в процессе его пластического деформирования прочность холодносварного стыка выше прочности целого металла. Поэтому при растяжении сварной стыкне разрушается. Образцы стыковой сварки выдерживают испытания на изгиб, волочение, скручивание и вибрацию.

Образцы стыковой сварки после испытаний

на растяжение
на изгиб