Контактная сварка

В соответствии с ГОСТ 2601-84 контактной сваркой(КС) называется сварка с применением давления, при которой используется теплота, выделяющаяся в контакте свариваемых частей при протекании электрического тока. Так как для выполнения КС требуется нагрев и давление, то в общей классификации по ГОСТ 19521-74 она относится к термомеханическому классу.

В процессе сварки детали сжимаются определенной силой с помощью электродов. Сила сжатия зависит от типа материала, толщины деталей и площади их поперечного сечения. Сжатие может быть локальным, т.е. в отдельных местах соединяемых поверхностей, так и по всей поверхности контакта. Сварное соединение формируется в контакте между соединяемыми поверхностями деталей. Кроме сжатия, детали необходимо нагреть в области их контакта для получения сварного соединения. В случае изготовления нахлесточных соединений нагрев выполняется до расплавления некоторого объема металла обеих деталей. В случае изготовления стыкового соединения нагрев можно вести как до расплавления поверхностных слоев, так и до пластического состояния.

При контактной сварке для нагрева используется тепло, которое выделяется при протекании тока через свариваемые детали, имеющие определенное электрическое сопротивление. Подвод сварочного тока к месту нагрева выполняется теми же электродами, которые обеспечивают сжатие.

Количество тепла, выделяющегося в зоне сварки, определяется законом Джоуля-Ленца:

Q=I²_CB·R·t_CB,

где I_CB - сварочный ток, R - сопротивление зоны сварки, t_CB - время сварки.

Сопротивление зоны сварки характеризуется малыми величинами в пределах до сотен миллионных долей ома. Влияние тока на выделение тепла имеет квадратичную зависимость, т.е. более эффективно, чем время сварки. Поэтому контактная сварка характеризуется применением больших сварочных токов, величиной от нескольких тысяч до сотен тысяч ампер. Контактная сварка делится на точечную, шовную, рельефную и стыковую.

Контактная точечная сварка

КТС - характеризуется получением сварного соединения между торцами электродов, которые к свариваемым деталям подводят ток и передают на них силу сжатия. К основным параметрам режима точечной сварки относят силу сварочного тока I_св, усилие сжатия F_св и время импульса t_св. Характерные этапы образования соединения и циклограмма процесса показаны на рис ниже.

1-й этап — от начала сжатия деталей электродами усилием F_св до начала импульса тока I_СВ;

2-й этап — от начала импульса тока I_СВ до начала расплавления металла в контакте деталь – деталь (до начала формирования ядра);

3-й этап — от начала формирования ядра диаметром d_Я в контакте деталь – деталь до окончания импульса сварочного тока I_СВ;

4-й этап — от окончания импульса сварочного тока I_СВ до снятия усилия F_св сжатия деталей электродами.

В точечном соединении необходимым условием является образование литого ядра номинальных размеров, определяющего прочность соединения. Конструктивные элементы точечных сварных соединений определяются по ГОСТ 15878-79. Сварное соединение может выполняться одной точкой или группой точек.

Точечная сварка получила широкое распространение в промышленности, особенно при массовом производстве штампосварных конструкций в автомобиле- и авиастроении, космической технике, сельскохозяйственном и транспортном машиностроении, строительстве, а также в приборостроении при создании миниатюрных и прецизионных узлов и изделий электронной техники, средств связи и управления. КТС можно сваривать детали из большинства известных конструкционных материалов: низко- и среднеуглеродистых, а также низколегированных и легированных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, титана и его сплавов, некоторых медных сплавов и ряда других материалов.

Лучше всего свариваются между собой однородные металлы и сплавы, построенные на одной основе или имеющие разную основу, но образующие между собой ряд твердых растворов. Однако в ряде случаев КТС деталей из разнородных металлов и сплавов затруднена или невозможна, что обусловлено следующими основными факторами:

- различием теплофизических и механических свойств свариваемых пар металлов, что вызывает смещение теплового поля относительно плоскости стыка;

- существенной химической и структурной неоднородностью металла литого ядра вследствие несимметричного проплавления деталей и незавершенности процессов перемешивания металла в ядре;

- образование интерметаллических фаз и механических смесей, обладающих большой твердостью и хрупкостью, что приводит к низким механическим свойствам соединения.

Большое значение и широкое применение КТС обусловлены следующими ее достоинствами:

- высокой производительностью и степенью автоматизации вследствие кратковременности самого процесса и возможности использования многоточечных машин.

- возможностью получения сварных соединений высокого и стабильного качества.

- отсутствием присадочных материалов, флюсов и газов.

- высокими санитарно-гигиеническими условиями труда и культурой производства.

Как правило, точечной сваркой соединяют детали толщиной 0,5 ... 6,0 мм. На специальных машинах возможна сварка стали толщиной до 30 мм.