§ 155. Точечная сварка

Впервые способ точечной сварки был предложен русским изобретателем Н. Н. Бенардосом. Точечную сварку применяют для соединений внахлестку, осуществляемых в отдельных местах детали в виде точек (фиг. 266, б). Зажа­тые между медными электродами свариваемые листы разогреваются под электродами так, что централь­ная часть точки, обычно дово­димая до расплавления за счет тепла,- выделяемого в контакте между свариваемыми листами, образует литое ядро точки. Давление, приложенное к элек­тродам, уплотняет металл в точке и делает ее достаточно прочной. Сварочный ток вклю­чают только после того, как к электродам приложено не­обходимое давление. После окончания сварки сначала выклю­чают ток, а затем снимают да­вление.

Точечную сварку применяют для соединения различного рода изделий из штампованных и прокатанных профилей (фиг. 266, а) сортового железа малой толщины с листами, для приварки круглых стержней друг к другу и к листам и т. д. Точечной сваркой можно соединять два или несколько листов одновременно (фиг. 267). Точечную сварку осуществляют также и при приложении электродов с одной стороны свариваемой детали (односто­ронняя сварка). В последнем случае число деталей не может быть больше двух.

Фиг. 266. Типовые детали для точеч­ной сварки:

а—типовые детали для ; точечной сварки; б — приварка точками сортового железа к пло­ским листам.

Фиг. 267. Точечная сварка пакетов из нескольких листов.

Выбор режима точечной сварки при заданной сум­марной толщине листов определяется мощностью машины, длительность нагрева и давлением между электродами во время и после нагрева.

Мощность машины W для точечной сварки зависит от толщины свариваемых изделий 8 и выбирается по следующему соотношению:

W = Kδ (ква),

где δ — суммарная толщина листов в мм;

К — коэффициент, равный: для сварки малоуглеродистой и низколеги­рованных сталей 8—14, для свар­ки нержавеющей стали и низколе­гированных сталей 25—40, для сварки алюминиевых сплавов на машинах большой мощности 100—150, на машинах малой мощности 20—25.

Время нагрева или прохождения сварочного тока изменяется в больших пределах (от десятков до тысячных долей секунды) и зависит от мощности машины и условий сварки. При сварке сталей, склонных к закалке и обра­зованию трещин, время нагрева увеличивают, с тем чтобы замедлить после­дующее охлаждение металла (например, углеродистые стали). Сварку нер­жавеющих аустенитных сталей производят, наоборот, с возможно меньшей длительностью нагрева из-за опасности нагреть наружную поверхность точки до температуры структурных превращений и тем самым нарушить высокие антикоррозионные свойства наружных слоев металла.

Величина давления между электродами должна обеспечивать хороший контакт изделий в месте сварки. Она зависит от толщины свариваемых изделий и от рода свариваемого металла; обычно давление изменяется в пре­делах от 2 до 12 кг/мм². Особое значение имеет давление после нагрева. При соответствующей величине этого давления структура металла в месте сварки получается мелкозернистой, и прочность точки приближается к прочности основного металла. Увязка величины давления во времени с длительностью нагрева в основном определяет прочность сварного соединения.

Существует несколько вариантов с различным соотношением величины давления в разные моменты сварки. Наибо­лее правильными из них явля­ются те, в которых давление к моменту прекращения нагрева по­вышается.

На качество сварки влияет также и правильный выбор диа­метра медного электрода. Диаметр сварной точки зависит от диа­метра конца электрода. Необхо­димо, чтобы диаметр сварной точ­ки был в 2—3 раза больше тол­щины наиболее тонкого элемента сварного соединения.

Расстояние между сварными точками следует выбирать так, чтобы уменьшить шунтирование тока через соседние точки. Так, в случае сварки двух деталей при толщине каждой от 1 до 8 мм расстояние между точками соот­ветственно изменяется от 15 до 60 мм, а при сварке трех дета­лей — от 20 до 100 мм.

Фиг, 268. Электрокинематическая схема точечной машины типа АТП-75.

Электроды для точечной сварки должны обеспечивать высо­кую электро- и теплопроводность, прочность при рабочей температуре, а также легкость механической обработки. Материалами, отвечающими этим требо­ваниям, являются холоднокатаная электролитическая медь, специальные бронзы с присадкой кобальта или кадмия, медные сплавы с присадкой хрома и сплава на вольфрамовой основе. Медь значительно превосходит эти бронзы и сплавы по своей электро- и теплопроводности, но в 5—7 раз уступает им в отношении стойкости против износа. Поэтому наилучшим из этих сплавов, мало уступающим меди по своим теплофизическим свойствам, но превосхо­дящим ее по прочности, является сплав типа ЭВ, представляющий собой почти чистую медь с добавкой 0,7 % хрома и 0,4% цинка.

Для уменьшения износа электроды большей частью интенсивно охла­ждают водой. Электроды целесообразно изготовлять со сменными наконеч­никами из износостойких сплавов.

Машины для точечной сварки делятся на автоматические и неавтоматические. В неавтоматических машинах включение тока и сжатие электродов производят нажатием ноги на педаль. Автоматические машины имеют моторный,, пневматический или гидравлический механизм сжатия электродов. Включение и выключение тока в этих машинах происходят при помощи специальных механических, электромагнитных или ионных прерывателей. Современные автоматические машины для точечной сварки позволяют сваривать до 100 точек в минуту. Существуют также машины для многоточечной сварки, которые позволяют одновременно сваривать до 50 то­чек. Такие машины изготовляют для сварки сложных изделий (например, для сварки кузова автомобиля). Машины для многоточечной сварки разде­ляются на машины последовательного действия, когда электроды приводятся в действие в определенной последовательности, и на машины одновременного действия, когда сварка производится сразу всеми электродами.

Фиг. 269. Кузов автомобиля «Москвич».

Недостатком машин последнего типа является необходимость применения больших мощностей (до 500 ква).

Точечные машины питаются обычно переменным током. Напряжение во вторичной цепи сварочного трансформатора составляет 2—10 в.

Электрокинематическая схема наиболее распространенных точечных машин с педальным приводом типа АТП-50 и АТП-75 изображена на фиг. 268. При нажатии на педаль П коленчатый рычаг 1 поворачивает коромысло 2 до упора электрода в свариваемые детали. При дальнейшем нажатии на педаль серьга 3 начинает вращаться вокруг шарнира, сжимая пружину 4. При установленной степени сжатия пружины защелка 5 включает ток. Перед концом сварки оператор нажимает на педаль до отказа, защелка соскакивает с рычага механического выключателя, размыкая сварочную цепь. Выклю­чатель помещен на крышке станины

Существуют также точечные машины, которые питаются постоянным током. Эти машины служат для электромагнитной и конденсаторной сварки. В первых машинах для сварки используется запас электромагнитной энер­гии, накопленной в контуре с самоиндукцией, во вторых — запас электро­энергии, накопленной в системе конденсаторов, разряжающихся на первич­ную обмотку сварочного трансформатора. Машины для конденсаторной сварки потребляют мощность в несколько (4—5) раз меньшую, чем обычные точечные машины, и позволяют сваривать детали значительно большей толщины, чем на обычных машинах.

Типовыми примерами штампо-сварной конструкции являются кузовы легковых автомобилей. На фиг. 269 представлена задняя часть кузова авто­мобиля «Москвич», где элементы получены листовой штамповкой и профили­ровкой ленты. Соединения эле­ментов выполнены точечной и частично газовой сваркой.