8. Электрическая контактная сварка.

По форме выполняемых соединений различают три основных вида контактной сварки: стыковую, точечную и шовную или ролико­вую (рис. 11).

При стыковой сварке (рис. 11, а) через стык соединяемых дета­лей пропускают электрический ток. После разогрева зоны сварки производится осадка.

При точечной сварке (рис. 11, б) соединяемые детали, чаще всего листы, собирают внахлестку и зажимают между двумя мед­ными, охлаждаемыми изнутри проточной водой электродами, подводящими ток к месту сварки и имеющими вид усеченного конуса. Ток проходит от одного электрода к другому через толщу соединяемых металлов и контакт между ними и производит ме­стный нагрев их (вплоть до температуры расплавления). Давле­нием Р, приложенным к электродам, производят осадку. Полу­ченное сварное соединение в плане имеет форму пятна диаметром в несколько миллиметров. Это пятно называют точкой.

При шовной сварке электроды, подводящие ток к изделию и осуществляющие осадку, имеют форму роликов, катящихся по изделию, в связи с чем эту разновидность контактной сварки называют также роликовой (рис. 11, в). При шовной сварке листы соединяются непрерывным плотным швом.

Рис. 11. Виды контактной сварки:

а — стыковая, б — точечная, в — шовная;

1 — соединяемые детали, 2 - электроды, 3 - сварочный трансформатор, Р— усилие сжатия.

Тепловая энергия, выделяемая проходящим электрическим током через контакт соединенных деталей, может быть выражена следующей формулой:

где R_м — сопротивление металла свариваемой детали; R_к — сопротивление контакта между соединениями деталей; R_э — сопротивление контакта между электродом и изделием.

Полезной для процесса сварки является энергия, выделяемая в контакте (IR_кdt) и энергия, выделяемая в толще свариваемого металла (R_МI²dt). Энергия, выделяемая на контактах между электродами и основным металлом, расходуется на подогрев поверхности свариваемых деталей и ускоряет износ электродов, в связи с чем является вредной. Для уменьшения износа элек­тродов обычно предусматривается водяное охлаждение их.

Все разновидности электрической контактной сварки широко используют в промышленности, а в ряде отраслей (например, в автомобилестроении и др.) находят наибольшее по сравнению с другими способами сварки применение.

9. Ультразвуковая сварка.

Способ основан на использовании механических ультразвуковых колебаний, вводи­мых в металл, и имеет две разновидности: точечную и шовную (рис. 12) сварку. Свариваются этими способами металлы малых толщин (обычно от нескольких микрон до 1,5 мм), а также не­которые пластмассы.

Ультразвуковые колебания, т. е. механические зазвуковых частот (около 20 кГц), создаются преобразователем 1 сердечник которого изменяет свои размеры при намагничивании и размагни­чивании (т. е. обладает так называемым магнитострикционным эффектом). Обмотка сердечника питается от высокочастотного генератора. Эти колебания через волновод 2 и 5 передаются на электрод 6. Свариваемые детали 4 зажаты между опорой 5 и электродом 6. Поэтому все колебания передаются в свариваемые детали.

Рис 12. Схема ультразвуковой сварки:

а — точечной, б — шовной;

1 — магнитострикционный преобразователь, сердечник и обмотка, 2 и 3 - волновод, 4 — свариваемые детали, 5 — опора, 6 — наконечник из твердого металла, передающий колебания свариваемому изделию, 7 — направление сдавливающего усилия.

Продольные механические колебания очищают поверхность металла, вследствие трения разогревают поверхностные слои под наконечником (электродом) и в зоне соприкосновения деталей.

В результате происходит очистка поверхности металлов, их сближение на расстояния при которых начинает действовать единое энергетическое поле и, как следствие возникает сварка (сращивание границ).

Усилие, сдавливающее детали, в разных случаях составляет 100—2000 Н, амплитуда колебаний детали составляет 10—20 мкм; время сварки одной точки 0,5—3 с. Потребляемая мощность из сети 4—6 кВ*А. Свариваемая толщина верхнего листа не более 2 мм (как правило, до 1,5 мм); нижний лист может иметь большую толщину. Хорошо свариваются медь, титан, многие сплавы, пластмассы. Плохо свариваются стали.