Контактно-точкове зварювання. Види точкового зварювання та етапи робіт Ручне точкове контактне зварювання

Точкове зварювання - це підвид контактного зварювання. Сутність контактної професійної точкового зварювання: метал нагрівається до температури плавлення тепловою енергією, що утворюється в результаті проходження електроструму між елементами, що зварюються, на ділянці їх контакту. Паралельно з пропусканням електроструму через металеві зразки через деякий проміжок часу здійснюється їхнє стиснення. Після цієї процедури відбувається сплавлення окремих виробів.

Найбільш поширений варіант з'єднання - це створення точок нагріву на торцях елементів, що з'єднуються. З'єднання арматурних стрижнів може здійснюватися для формування кількох подібних точок, між якими повинен залишатися невеликий проміжок. Внаслідок проходження через них електричного струмувідбувається висока температурна концентрація.

Точкова методика забезпечує високоякісне з'єднання арматури завдяки використанню великої кількості точок нагрівання.

Сутність самої процедури в наступному: кліщі контактного зварювання фіксуються на арматурних прутах, що зварюються. Після їхнього дотику електричний ланцюг замикається. Основний опір створюється саме на стику стрижнів, відповідно ця ділянка нагрівається найбільше. Через певний час кінці елементів, що з'єднуються, плавляться, стають пластичними, частково переходять у рідкий стан, і здійснюється їх з'єднання.

Можна виділити два основні варіанти точкового зварювання:

• Уривчасте оплавлення- електрична дуга впливає на сполучний матеріал який завжди. Ідеально підходить для з'єднання стиків арматурних лозин, які піддавалися обробці способом гарячого прокату.
• Безперервне оплавлення- електрична дуга впливає на з'єднуються зразки без перерви, до їх остаточного з'єднання. Менш потужна технологія, яка використовується для елементів металевих конструкцій, які попередньо не зазнавали будь-яких зміцнень. У такий спосіб здійснюється з'єднання арматурних стрижнів класу А1.

Як правило, зварювальне обладнання, призначене для контактної , підтримує обидва робочі режими.

Схема зварювального обладнання

Стаціонарний одноточковий зварювальний апарат включає такі деталі:

• Корпус.
• Систему підведення електроструму.
• Пневматичний привід.
• Систему охолодження.

Ця схема передбачає розміщення в корпусі пристрою трансформатора, контактора, панелі затискачів, перемикача режимів. Вертикальне переміщення електрода забезпечується за допомогою пневматичного циліндра зі стисненим повітрям. Система охолодження – водяна. Звичайно ж, схема різних моделейагрегатів для точкового зварювання дещо відрізняється. Ще що варто відзначити – це можливість самостійного збирання обладнання.

Незалежно від конструктивних особливостейобладнання, суть схеми контактного трансформаторного точкового зварювання загальна для всіх агрегатів, що передбачає використання для збирання мінімальної кількості складових елементів. Для з'єднання арматурних конструкцій можна самостійно зібрати у побутових умовах такий агрегат невеликої потужності.

Переваги

• Високоякісне з'єднання деталей, однорідна структура зварного шва, що робить з'єднання максимально міцним, що чудово витримує механічні дії.
• Існує можливість вибору режиму зварювання кожного конкретного випадку.
• Відсутня потреба у застосуванні додаткових наплавних компонентів.

Недоліки

• Підготовка до зварювальних робіт займає достатньо велика кількістьчасу.
• Великий витрата електроенергії.
• Високі вимоги до чистоти.
• Роботи можна виконувати виключно на стаціонарному майданчику.

Матеріали для виготовлення апарату для точкового зварювання своїми руками

При складанні такого обладнання в побутових умовах необхідно враховувати деякі нюанси, мати під рукою певні матеріали та інструменти. А головне, відповідально поставитися до цієї роботи, тому що навіть найменші недоробки здатні спричинити швидкий вихід з ладу, ремонт зробленого приладу.

Необхідні інструменти, матеріали

• болгарка;
• ножовка по металу;
• викрутка;
• дриль;
• свердла;
• ізоляційна стрічка;
• трансформатор;
• мідний товстий провід;
• мідні прути;
• вимикач;
• важіль;
• для паяння луджені наконечники.

Щоб зібрати такий пристрій, знадобиться щонайменше шість трансформаторів. Вже навіть є конструкції з мікропроцесорною системою управління. Але конструкція, експлуатаційні характеристикибудь-якого агрегату для точкового зварювання, виготовленого самостійно, залишаються незмінними.

Встановлюється такими основними параметрами: силою чи щільністю струму, часом нагрівання, тиском, діаметром робочої частини електрода. Крім того, часто задається час попереднього стиснення електродів tсж, час проковування t np форма робочої частини електрода та матеріал для його виготовлення. Режими спеціальних видівточкового зварювання мають ще деякі додаткові параметри.

Точкове зварювання маловуглецевої сталі, як і , може проводитися в дуже широкому діапазоні зміни параметрів, проте кожному варіанту режимів відповідає своє певне співвідношення параметрів між собою.

М'які режими характеризуються малою силою струму і великим часом нагрівання, для жорстких режимів сила струму велика, час нагрівання - з варіанта режиму повинен проводитися з урахуванням конкретних умов виробництва та вимог до зварювального з'єднання.

Зварювання точковим зварюванням

Особливості названих варіантів точкового зварювання

1. М'які режими

Зварювання на м'яких режимах супроводжується утворенням широкої зони розігріву, що полегшує деформування металу і дозволяє обмежитися не дуже високими вимогами до точності виправлення заготовок, як при жорстких режимах.

• Так як час нагрівання підвищено, ступінь впливу теплоти від контактного опору, що швидко зникає, на загальний нагрівання тут дещо знижується.
• Тому можуть бути знижені вимоги до ретельності підготовки поверхні заготовок.
• Потужність електрична і механічна при зварюванні на м'яких режимах потрібно більш помірна, ніж при зварюванні на жорстких режимах.

Точ. зварювання

1. Жорсткі режими

Жорсткі режими забезпечують більш високу продуктивність та меншу витрату енергії. Зважаючи на те, що поверхня деталей під електродами при жорстких режимах нагрівається порівняно менше, електроди нагріваються слабше, незважаючи на зростання тиску, витрата їх знижується. Помітно зменшується глубин2 вм'ята в місці зварювання та викривлення виробу. Загалом жорсткі режими доцільні, насамперед, у масовому виробництві, де виграш у продуктивності та витраті енергії повністю окупить додаткові витрати, пов'язані з придбанням, експлуатацією та живленням більш потужного обладнання.

Сила та щільність струму.

Зі збільшенням товщини листів, що зварюються, сила струму повинна підвищуватися. Для зварювання низьковуглецевих сталей середньої товщини на серійних машинах орієнтовний вибір сили струму lможе здійснюватися за таким співвідношенням:

l=6500q a,

Де q товщина листів, що зварюються в мм.

При зварюванні листів різної товщини вибір параметро проводиться за умови достатності нагріву та деформації тоншого листа. Тому а наведеному співвідношенні і наступних величина q віднесена до більш тонкого листа.

Щільність струму Iдля жорстких режимів вибирається в межах 120 - 360 д/Лм*, для м'яких 80-160 мм2.

Зі збільшенням товщини листів щільність то/? знижується. Коли метал зварюваних деталей має підвищену тепло- та електропровідність, щільність струму повинна збільшуватися. Так, при зварюванні алюмінію або його сплавів густина струму іноді досягає 1000 а/мм2 і вище. Як згадувалося раніше, щільність струму повинна вибиратися більшою, коли з якихось міркувань тиск приймається підвищеним.

Контактне точкове зварювання

Час нагріву

Як і сила струму, час нагріву (tcs) зростає із збільшенням товщини деталей. Орієнтовно для зварювання маловуглецевої сталі на жорстких режимах час нагрівання може вибиратися за співвідношенням

tce - (0,1-f-0.2) qсек.,

де q - товщина тоншого листа в мм.

Для зварювання листів товщиною до 3 мм на м'яких режимах підбір часу нагріву може проводитися за співвідношенням.

I= (0.8×1) q сек.

Занадто тривале нагрівання може спричинити перегрів металу в зоні зварювання.

Для зварювання металів з високою теплопровідністю час зварювання приймається малим (при великій силі струму), при зварюванні сталей, що загартовуються, навпаки, щоб уникнути утворення гартових тріщин при швидкому охолодженні час нагріву часто доводиться збільшувати (при відповідному зниженні струму).

Хід точкового зварювання

Тиск

Вибір тиску (P) здійснюється залежно від товщини, стану та матеріалу заготовок, а також від характеру прийнятого режиму нагрівання.

Для зварювання маловуглецевої сталі тиск залежно від товщини вибирається do формулі

P=(60×200)q кг.

де q-товщина в мм.

Питомий тиск має межу Зх10 кг/мм2.

М'яку гарячекатану сталь можна спарювати при менших тисках. Холоднокатана сталь, що отримала підвищену твердість наклепу, потребує деякого підвищення тиску (на 20-30%). Коли заготівлі погано виправлені і мають короблення, то, перш ніж щільно здавити листи на ділянці сіамки, доводиться виправити під електродами. Загальне необхідне зусилля в цьому випадку має бути збільшено, особливо при великих товщинах. Так, для листів завтовшки 3-6 ммтільки це додаткове зусилля становить 100-400 ке.З цієї ж причини зусилля повинне зростати і тоді, коли точки розташовуються про ті місця зварюваного вузла, де здавлювання листів утруднено (поблизу ребер та інших елементів жорсткості, а місцях поєднання деталей та радіусу тощо).

Питомий тиск зростає разом із міцністю металу, що зварюється. При зварюванні низьколегованих сталей воно може становити 120-160% до питомого тиску для маловуглецевої сталі, при зварюванні аустенітно і жароміцних сталей і сплавів але підвищується в 2-3 рази.

• Діаметр електрода. Діаметр електрода (d)визначає щільність струму, питомий тиск та ступінь інтенсивності охолодження поверхні деталі.
• На електричний опір зони зварювання діаметр електрода впливає відносно мало, лише в кінцевій стадії нагрілу, коли досягається повний дотик поверхонь електрода та деталі.
• Тому ярі тривалому нагріванні вплив діаметра електрода позначається сильніше. Діаметр електрода зростає із товщиною деталей.
• Для товщини до 3 ммдіаметр електрода розраховується за такою формулою:

D=2q+3мм,

де q - Товщина більш топкого листа.

Для деталей із більшою товщиною розрахунок ведеться за формулою

Зміною діаметра електрода часто користуються для вирівнювання нагріву отри зварюванні деталей, неоднакових за товщиною або за родом металу.

В ході процесу зварювання під впливом сильного нагріву та великого механічного навантаження робоча частина електрода змінюється з утворенням грибоподібного потовщення, а поверхня забруднюється окислами металу. Збільшення фактичного діаметру електрода при незмінних силі струму та зусилля стиснення означає зниження щільності струму та питомого тиску. Внаслідок цього інтенсивність нагріву в зварювальному контакті сильно зменшується, а ущільнення металу утруднюється і зварювання може виявитися неякісним. Крім того, забруднення поверхні електродів може викликати збільшення перехідного опору, перегрів та навіть оплавлення поверхні листів. Зазвичай вважають, що пов'язане зі зносом зростання діаметра більш ніж на 10% неприпустимо. Такі електроди повинні зачищатися напилком, спеціальним пристроєм або переточуватись.

Час попереднього стиснення

Підлога часом попереднього стиснення розуміється від початку застосування тиску до початку нагрівання. Воно має бути достатнім, щоб механізм стиснення встиг звести електроди та розвинути тиск до заданої величини. Цей параметр безпосереднього впливу теплові процеси при зварюванні немає. Для підвищення продуктивності даний параметрслід скорочувати, наскільки дозволяє швидкість роботи механізму стискування.

Час проковування

Час проковки (tnp) визначається тривалістю знаходження вже звареної точки під тиском електродів. Цей параметр впливає на швидкість охолодження металу після зварювання, оскільки після нагрівання, в умовах щільного дотику електродів і деталі, тепло від зони зварювання особливо швидко відводиться електроди.

При зварюванні сталей, що гартуються, прискорене охолодження може викликати появу тріщин і час проковки тому слід зменшувати.

Однак у всіх випадках тиск не повинен зніматися раніше деякого часу, необхідного для повного затвердіння та зміцнення ядра. В іншому випадку деформовані при зварюванні листи, прагнучи пружно повернутися в початкове положення, можуть зруйнувати ядро, що ще не охололо, З підвищенням товщини час проковки зростає, так як обсяг нагрітого металу і час охолодження збільшуються.

Одним із методів сплавлення є точкове контактне зварювання. Її суть полягає в щільному з'єднанні у певній точці двох деталей та пропусканні через місце контакту електричного струму.

Апарати точкового контактного зварювання потрібні в багатьох галузях промисловості. Для застосування у побуті їх навчилися робити своїми руками, використовуючи трансформатори чи систему конденсаторів.

Можна виділити три фази у процесі точкового зварювання. У першій фазі відбувається стиснення заготовок, що призводить до пластичної деформації у точці контакту. Для цього апарат контактного зварювання обладнаний спеціальними кліщами або іншими схожими пристроями.

У другій фазі відбувається подача струму в область контакту, що викликає плавлення металу в точці з'єднання та утворення розплавленого ядра. Поки протікає струм, ядро ​​розширюється до максимуму. Стиснення виробів, що з'єднуються, викликає появу щільного пояса навколо рідкого ядра, який перешкоджає розтіканню розплавленого металу.

У третій фазі зварювальний струм вимикається, метал остигає і кристалізується. Для зняття напруги при охолодженні притискне зусилля зберігається ще деякий час.

Вимоги до зварних з'єднань визначає державний стандарт – ГОСТ 15878-79. Про те. Які можна використовувати електроди в апараті точкового зварювання контакту, описано в ГОСТ 14111-90. Роблять їх із міді або легованої хромом, кадмієм, цирконієм бронзи.

Види обладнання

При точковому контактному зварюванні апарат може видавати струм різного роду та частоти. За цими відмітними ознаками зварювальне обладнання поділяють на чотири класи:

• контактне точкове зварювання на змінному струмі;
• низькочастотне контактне зварювання;
• пристрої конденсаторного типу;
• зварювання постійним струмом.

Існує багатоточкові верстати контактного зварювання для зварювання сіток на виробництві. У таких апаратах одночасно відбувається зварювання у кількох точках. Будь-яке обладнання має свої плюси, але найпопулярнішими стали одноточкові пристрої змінного струму.

Робота на змінному струмі

Апарат контактного зварювання, що працює на змінному струмі, є трансформатором, у вторинній обмотці має два електроди. Як матеріал для електродів контактного точкового зварювання застосовується мідь. Між електродами поміщають деталі, які спеціальним пристроєм притискають одна до одної.

У первинній обмотці знаходиться тиристорний модуль, через який напруга живлення 220 В або 380 В надходить на обмотку. Подаючи керуючий сигнал на тиристор, можна отримати необхідну тривалість струму контактної точкової зварювання. Змінюючи кут відкриття тиристора, можна регулювати форму сигналу, що надходить на вторинну обмотку.

У разі застосування кількох первинних обмоток можна отримати набір коефіцієнтів трансформації, комбінуючи їх сполуку. В результаті у вторинній обмотці виходить кілька рівнів напруги та струму. Це дозволяє апарату контактного точкового зварювання працювати у різних режимах.

Для управління обладнанням є додатковий блок, який має реле, панель, що управляє, і схему контролера.

Устаткування на конденсаторах

Апарат для точкового контактного зварювання може складатися з блоку заряду конденсаторів, великої батареї ємностей, блоку, що управляє, і електродів з механізмом притиску заготовок.

Принцип контактного зварювання лежить у початковому досить тривалому накопиченні електричної енергії на обкладках конденсаторів та миттєвому її викиді під час створення штучного короткого замикання через точку контакту.

Можливість накопичення заряду в ємнісній батареї дозволяє використовувати меншу потужність в порівнянні з іншими зварювальними апаратами.

Завдяки сталості ємності батареї, виходить нормоване виділення енергії на один зварювальний імпульс, що дозволяє отримувати стабільний результат незалежно від зміни. мережевої напругита інших характеристик мережі.

Конденсаторне контактне зварювання триває мілісекунди, що призводить до потужного виділення енергії в маленькій області контакту. Це дозволяє застосовувати її при зварюванні сплавів із високою теплопровідністю типу міді, а також металів із різними тепловими характеристиками.

Конденсаторні апарати контактного точкового зварювання з жорсткою характеристикою, швидким розрядом широко використовуються в радіоелектроніці та приладобудуванні.

При розрахунку необхідної енергії на зварювання тієї чи іншої сполуки можна використати формулу:

де С – ємність у фарадах, W – енергія у ватах; U - зарядна напруга у вольтах. Включаючи в контур заряду активний змінний опір, можна регулювати величину зарядного струму, час заряду та потужність, що споживається.

Де застосовують метод

є короткий вплив на вироби, що з'єднуються (від одиниць мілісекунд до декількох секунд), зварювальний струм в кілька тисяч ампер і напруга величиною від 1 до 2-3 вольт. При цьому потрібне зусилля в точці зварювання від десятків до сотень кілограм. Невелика площа контакту призводить до малої області розплавлення металу.

Завдяки цим особливостям точкове зварювання використовують при зварюванні металів завтовшки від одиниць мікрон до 20-30 мм. Ці можливості забезпечили її застосування у радіоелектроніці, виробництві приладів, авіаційної та автомобільної промисловості, будівництві та багатьох інших галузях.

Неможливо уявити авторемонтні майстерні без зварювальних апаратів точкового контактного зварювання. При усуненні вм'ятин вони незамінні. Всі автомобілі та літаки створені з використанням контактного зварювання. Практично всі літієві батареї в ноутбуках з'єднані за допомогою.

Плюси та мінуси технології

Широке поширення технологія набула через простоту та зручність використання зварювального обладнання, високої продуктивності. Апарат може забезпечити кілька сотень зварювань за хвилину при малих витратах електроенергії, при цьому не виділяє жодних шкідливих речовин в атмосферу.

Технологія легко піддається автоматизації. Для зварювання не потрібно зварювального дроту, присадок та флюсів. З'єднання виходить міцним і залишкових деформацій.

Єдиний недолік полягає у негерметичному з'єднанні виробів. Апарат працює уривчасто, виробляючи з'єднання в окремих точках, тому про герметичність не йдеться.

Можливі дефекти

При точковому зварюванні міцність з'єднання така, що руйнування виникають в основному металі, оскільки зварні точки мають більшу товщину. Тривалість зварювання та притискне зусилля мають вирішальне значення. Якщо неправильно їх розрахувати, апарат варитиме з дефектами.

Є три основні види дефектів:

• відхилення литої зони від оптимуму, її усунення від точки контакту;
• неповний провар у точці контакту:
• зміна фізико-хімічних властивостейметалу в точці зварювання.

Найнебезпечнішим є відсутність литої області. Відбувається теплове склеювання, у якому з'єднання витримує незначні навантаження. При змінних навантаженнях та температурних перепадах відбувається розрив з'єднання.

Міцність порушується при сильному тиску електродів апарата контактного зварювання, що викликає вм'ятини. Також послаблюється міцність при виплеску металу.

Причини дефектів

Непровар часто обумовлений малим струмом чи зношеністю контактного майданчика електродів. Маленький струм може бути пов'язаний із дуже малим проміжком між зварними точками, що викликає сильне шунтування. Шлюб визначається візуальним оглядом та використанням спеціального обладнання.

Зовнішні тріщини з'являються від занадто великого імпульсного струму апарату, слабкого стиснення, забруднення зварювальної області, що змінює параметри ланцюга зварювання. Вада виявляється візуальним оглядом при використанні лупи.

При глибоких вм'ятинах від електрода необхідно розібратися з його контактною частиною. Можливо, причина в надто малому радіусі кривизни контактного майданчика та надто великому притискному зусиллі. Дефект визначається візуально.

Причиною того, що при внутрішньому виплеску метал витікає в область між заготовками, може бути перевищення зварювального струмуапарату, часу зварювання та нестачу стиснення. Вада визначається спеціальними приладами, може зафіксуватися і візуально через нещільне з'єднання деталей.

Зовнішній виплеск відбувається при перевищенні тривалості та сили струму, малому притиску та перекосі електродів. Це можна побачити неозброєним оком.

Внутрішні тріщини виникають від комбінації причин типу надмірний струм, тривалість впливу, забруднена поверхня, недостатнє стиснення та відсутність покувального впливу в процесі кристалізації. Вади виявляють спеціальною апаратурою.

Зміщення ядра виникає через неправильну установку електродів апарата контактного зварювання та їх забруднення. Причиною пропалу є недостатній притиск виробів, що з'єднуються, їх забруднення.

Усунення вад проводиться повторенням процесу зварювання. Якщо не можна зварювати, наприклад, неприпустиме повторне нагрівання виробу, то дефектну область краще висвердлити і поставити заклепку.

Точкове зварювання є різновидом контактного зварювання. При цьому способі нагрівання металу до температури його плавлення здійснюється теплом, яке утворюється при проходженні великого електричного струму від однієї деталі до іншої через місце їх контакту. Одночасно з пропусканням струму і через деякий час після нього проводиться стиснення деталей, в результаті чого відбувається взаємне проникнення і сплавлення нагрітих ділянок металу.

Особливостями контактного точкового зварювання є: малий час зварювання (від 0,1 до декількох секунд), великий зварювальний струм (більше 1000А), мала напруга в зварювальному ланцюзі (1-10В, зазвичай 2-3В), значне зусилля стискає місце зварювання (від кількох десятків до сотень кг), невелика зона розплавлення.

Точкове зварювання найчастіше застосовують для з'єднання листових заготовок внахлестку, рідше - для зварювання стрижневих матеріалів. Діапазон товщин, що зварюються нею, становить від декількох мікрометрів до 2-3 см, проте найчастіше товщина металу, що зварюється, варіюється від десятих часток до 5-6 мм.

Крім точкового, існують і інші види контактного зварювання (стикове, шовне та ін.), проте точкове зварювання є найбільш поширеним. Вона застосовується в автомобілебудуванні, будівництві, радіоелектроніці, авіабудуванні та багатьох інших галузях. При будівництві сучасних лайнерів зокрема виробляється кілька мільйонів зварних точок.

Заслужена популярність

До недоліків можна віднести відсутність герметичності шва та концентрацію напружень у точці зварювання. Причому останні можуть бути значно зменшеними або взагалі усунуті особливими технологічними прийомами.

Послідовність процесів при контактному точковому зварюванні

• Стиснення деталей, що викликає пластичну деформацію мікронерівностей в ланцюжку електрод-деталь-деталь-електрод.
• Включення імпульсу електричного струму, що призводить до нагрівання металу, його розплавлення в зоні з'єднання та утворення рідкого ядра. У міру проходження струму ядро ​​збільшується по висоті та діаметру до максимальних розмірів. Відбувається утворення зв'язків у рідкій фазі металу. При цьому триває пластичне осадження контактної зони до остаточного розміру. Стиснення деталей забезпечує утворення ущільнюючого пояса навколо розплавленого ядра, що перешкоджає виплеску металу із зони зварювання.
• Вимкнення струму, охолодження та кристалізація металу, що закінчується утворенням литого ядра. При охолодженні обсяг металу зменшується, і виникає залишкова напруга. Останні є небажаним явищем, з яким борються у різний спосіб. Зусилля, що стискає електроди, знімається із деякою затримкою після відключення струму. Це забезпечує необхідні умови для кращої кристалізації металу. У деяких випадках у заключній стадії контактного точкового зварювання рекомендується навіть збільшувати зусилля притиску. Воно забезпечує проковування металу, що усуває неоднорідності шва і знімає напруги.

При наступному циклі все знову повторюється.

Основні параметри контактного точкового зварювання

Розрізняють жорсткий та м'який режими зварювання. Перший характеризується великим струмом, малою тривалістю струмового імпульсу (0,08-0,5 секунд в залежності від товщини металу) та великою силою стиснення електродів. Його застосовують для зварювання мідних та алюмінієвих сплавів, що мають велику теплопровідність, а також високолегованих сталей для збереження їх корозійної стійкості.

При м'якому режимі виробляється більш плавне нагрівання заготовок відносно невеликим струмом. Тривалість зварювального імпульсу становить від десятих часток до кількох секунд. М'які режими показані для сталей, схильних до загартування. В основному саме м'які режими використовуються для контактного точкового зварювання в домашніх умовах, оскільки потужність апаратів у цьому випадку може бути нижчою, ніж при жорсткому зварюванні.

Розміри та форма електродів. За допомогою електродів здійснюється безпосередній контакт зварювального апарата з деталями, що піддаються зварюванню. Вони не тільки підводять струм у зону зварювання, а й передають стискаюче зусилля та відводять тепло. Форма, розміри та матеріал електродів є найважливішими параметрами апаратів для точкового зварювання.

Залежно від їх форми електроди поділяються на прямі та фігурні. Найбільш поширені перші, вони застосовуються для зварювання деталей, що допускають вільний доступ електродів в зону, що зварюється. Їх розміри стандартизовані ГОСТом 14111-90, який встановлює такі діаметри електродних стрижнів: 10, 13, 16, 20, 25, 32 та 40 мм.

За формою робочої поверхні існують електроди з плоскими та сферичними наконечниками, що характеризуються відповідно значеннями діаметра (d) та радіусу (R). Від величини d і R залежить площа контакту електрода з деталлю, що впливає щільність струму, тиск і величину ядра. Електроди зі сферичною поверхнею мають більшу стійкість (спроможні зробити більше точок до переточування) і менш чутливі до перекосів при встановленні, ніж електроди з плоскою поверхнею. Тому зі сферичною поверхнею рекомендується виготовляти електроди, що використовуються в кліщах, а також фігурні електроди, що працюють з великими прогинами. При зварюванні легких сплавів (наприклад, алюмінію, магнію) застосовують лише електроди зі сферичною поверхнею. Використання для цієї мети електродів з плоскою поверхнею призводить до надмірних вм'ятин і підрізів на поверхні точок та підвищених зазорів між деталями після зварювання. Розміри робочої поверхні електродів вибирають в залежності від товщини металів, що зварюються. Слід зазначити, що електроди зі сферичною поверхнею можуть бути використані практично у всіх випадках точкового зварювання, електроди з плоскою поверхнею дуже часто не застосовні.

Посадкові частини електродів (місця, що з'єднуються з електроутримувачем) повинні забезпечувати надійну передачу електричного імпульсу та зусилля притиску. Часто вони виконуються у вигляді конуса, хоча існують інші види з'єднань - по циліндричній поверхні або різьбленні.

Дуже важливе значення має матеріал електродів, що визначає їх електричний опір, теплопровідність, термостійкість та механічну міцність за високих температур. У процесі роботи електроди нагріваються до високих температур. Термоциклічний режим роботи, спільно з механічним змінним навантаженням, викликає підвищений знос робочих частин електродів, результатом чого стає погіршення якості з'єднань. Щоб електроди були в змозі протистояти важким умовам роботи, їх роблять із спеціальних мідних сплавів, що мають жароміцність і високу електро-і теплопровідність. Чиста мідь також здатна працювати як електроди, проте вона має низьку стійкість і вимагає частих переточок робочої частини.

Сила зварювального струму. Сила зварювального струму (I СВ) – один із основних параметрів точкового зварювання. Від неї залежить як кількість тепла, що виділяється у зоні зварювання, а й градієнт його збільшення за часом, тобто. швидкість нагрівання. Безпосередньо залежать від I СВ та розміри зварного ядра (d, h і h 1), що збільшуються пропорційно до збільшення I СВ.

Необхідно відзначити, що струм, який протікає через зону зварювання (I СВ), і струм, що протікає у вторинному контурі зварювальної машини (I 2), різняться між собою і тим більше, чим менше відстань між зварними точками. Причиною цього є струм шунтування (I ш), що протікає поза зоною зварювання - у тому числі через раніше виконані точки. Таким чином, струм у зварювальному ланцюзі апарату повинен бути більшим за зварювальний струм на величину струму шунтування:

I 2 = I СВ + I ш

Для визначення сили зварювального струму можна використовувати різні формули, які містять різні емпіричні коефіцієнти, отримані дослідним шляхом. У випадках, коли точне визначення зварювального струму не потрібне (що і буває найчастіше), його значення набувають за таблицями, складеними для різних режимів зварювання та різних матеріалів.

Збільшення часу зварювання дозволяє зварювати струмами набагато меншими, ніж наведені у таблиці для промислових апаратів.

Час зварювання. Під часом зварювання (t СВ) розуміють тривалість імпульсу струму при виконанні однієї точки зварювання. Разом із силою струму воно визначає кількість теплоти, що виділяється в зоні з'єднання при проходженні через неї електричного струму.

При збільшенні t СВ підвищується проплавлення деталей та зростають розміри ядра розплавленого металу (d, h та h 1). Одночасно з цим збільшується і тепловідведення із зони плавлення, розігріваються деталі та електроди, відбувається розсіювання тепла в атмосферу. При досягненні певного часу може настати стан рівноваги, при якому вся енергія, що підводиться, відводиться із зони зварювання, не збільшуючи проплавлення деталей і розмір ядра. Тому збільшення t СВ є доцільним лише до певного моменту.

При точному розрахунку тривалості зварювального імпульсу повинні враховуватися багато факторів - товщина деталей і розмір зварної точки, температура плавлення металу, що зварюється, його межа плинності, коефіцієнт акумуляції тепла та ін. складні формулиз емпіричними залежностями, якими за необхідності здійснюють розрахунок.

Насправді найчастіше час зварювання приймають за таблицями, коригуючи за необхідності прийняті значення у той чи інший бік залежно від отриманих результатів.

Зусилля стиснення. Зусилля стиснення (F СВ) впливає багато процесів контактної точкової зварювання: на пластичні деформації, які у з'єднанні, виділення і перерозподіл тепла, на охолодження металу та її кристалізацію в ядрі. Зі збільшенням F СВ збільшується деформація металу в зоні зварювання, зменшується щільність струму, знижується та стабілізується електричний опір на ділянці електрод-деталі-електрод. За умови збереження розмірів ядра незмінними, міцність зварних точок зі зростанням зусилля стискування зростає.

При зварюванні на жорстких режимах застосовують вищі значення F СВ, ніж при м'якому зварюванні. Це пов'язано з тим, що при збільшенні жорсткості зростає потужність джерел струму та проплавлення деталей, що може спричинити утворення виплесків розплавленого металу. Велике зусилля стиснення таки покликане перешкодити цьому.

Як зазначалося, для проковки зварної точки з метою зняття напруг і підвищення щільності ядра, технологія контактного точкового зварювання деяких випадках передбачає короткочасне збільшення сили стиснення після відключення електричного імпульсу. Циклограма у разі виглядає так.

При виготовленні найпростіших апаратів контактного зварювання домашнього користування немає великого резону займатися точними розрахунками параметрів. Орієнтовні значення діаметра електродів, зварювального струму, часу зварювання та зусилля стиснення можна взяти з таблиць, що є у багатьох джерелах. Потрібно лише розуміти, що дані в таблицях є дещо завищеними (або заниженими, якщо мати на увазі час зварювання) порівняно з тими, що підійдуть для домашніх апаратів, де зазвичай використовуються м'які режими.

Підготовка деталей до зварювання

Високі вимоги до якості поверхні деталей з алюмінієвих і магнієвих сплавів. Метою підготовки поверхні під зварювання є видалення без пошкодження металу щодо товстої плівки оксидів з високим та нерівномірним електричним опором.

Устаткування для точкового зварювання

• машини для зварювання змінним струмом;
• апарати низькочастотного точкового зварювання;
• машини конденсаторного типу;
• машини зварювання постійним струмом.

Кожен з цих типів машин має свої переваги та недоліки у технологічному, технічному та економічному аспектах. Найбільшого поширення набули машини для зварювання змінним струмом.

Машини контактного точкового зварювання змінного струму. Принципова схемамашин для точкового зварювання змінним струмом представлено на малюнку нижче.

Напруга, при якому здійснюється зварювання, формується з напруги мережі (220/380В) за допомогою зварювального трансформатора(ТЗ). Тиристорний модуль (КТ) забезпечує підключення первинної обмотки трансформатора до напруги живлення на необхідний час для формування зварювального імпульсу. За допомогою модуля можна не тільки керувати тривалістю часу зварювання, але й здійснювати регулювання форми імпульсу, що подається за рахунок зміни кута відкриття тиристорів.

Якщо первинну обмотку виконати не з однієї, а кількох обмоток, то, підключаючи їх у різному поєднанні один з одним, можна змінювати коефіцієнт трансформації, отримуючи різні значеннявихідної напруги та зварювального струму на вторинній обмотці.

Крім силового трансформатора та тиристорного модуля, машини контактного точкового зварювання змінного струму мають набір керуючого обладнання - джерело живлення для системи управління (знижуючий трансформатор), реле, логічні контролери, панелі управління та ін.

Конденсаторне зварювання. Сутність конденсаторного зварювання полягає в тому, що спочатку електрична енергіявідносно повільно накопичується в конденсаторі при його зарядці, а потім дуже швидко витрачається, генеруючи струмовий імпульс великої величини. Це дозволяє проводити зварювання, споживаючи з мережі меншу потужність порівняно із звичайними апаратами для точкового зварювання.

Крім цієї основної переваги, конденсаторне зварювання має інші. При ній відбувається постійне контрольоване витрачання енергії (ту, яка накопичилася в конденсаторі) на одне зварне з'єднання, що забезпечує стабільність результату.

Зварювання відбувається за дуже короткий час(Соті і навіть тисячні частки секунди). Це дає концентроване виділення тепла та мінімізує зону термічного впливу. Останнє достоїнство дозволяє використовувати її для зварювання металів з високою електро-і теплопровідністю (мідних і алюмінієвих сплавів, срібла та ін), а також матеріалів з теплофізичними властивостями, що різко розрізняються.

Жорстке конденсаторне мікрозварювання використовується в радіоелектронній промисловості.

Кількість енергії, накопичена в конденсаторах, можна розрахувати за такою формулою:

W = C U 2 /2

де З - ємність конденсатора, Ф; W – енергія, Вт; U - зарядна напруга, В. Змінюючи величину опору в зарядному ланцюгу, регулюють час зарядки, зарядний струм і споживану з мережі потужність.

Дефекти контактного точкового зварювання

Якість зварювання залежить від набутого досвіду, який зводиться в основному до витримування необхідної тривалості струмового імпульсу на підставі візуального спостереження за кольором за зварною точкою.

Правильно виконана зварна точка розташована по центру стику. оптимальний розмірлитого ядра, що не містить пір і включень, не має зовнішніх і внутрішніх виплесків і тріщин, не створює великих концентрацій напруги. При докладанні зусилля на розрив, руйнування конструкції відбувається за литому ядру, а, по основному металу.

Дефекти точкового зварювання поділяються на три типи:

• відхилення розмірів литої зони від оптимальних, зміщення ядра щодо стику деталей або положення електродів;
• порушення суцільності металу у зоні з'єднання;
• зміна властивостей (механічних, антикорозійних та ін) металу звареної точки або прилеглих до неї областей.

Найбільш небезпечним дефектом вважається відсутність литої зони (непровар у вигляді "склейки"), при якому виріб може витримувати навантаження при невисокому статичному навантаженні, але руйнується при дії змінного навантаження та коливання температури.

Міцність з'єднання виявляється зниженою і при великих вм'ятинах від електродів, розривах і тріщинах кромки нахлестки, виплеску металу. В результаті виходу литої зони на поверхню знижуються антикорозійні властивості виробів (якщо вони були).

Непровар повний або частковий, недостатні розміри литого ядра. Можливі причини: малий зварювальний струм, надто велике зусилля стиснення, зношена робоча поверхня електродів. Недостатність зварювального струму може викликатися не тільки його малим значенням у вторинному контурі машини, але й дотиком електрода вертикальних стінок профілю або надто близькою відстанню між зварними точками, що призводить до великого струму, що шунтує.

Дефект виявляється зовнішнім оглядом, підніманням кромки деталей пробійником, ультразвуковими та радіаційними приладами для контролю якості зварювання.

Зовнішні тріщини. Причини: занадто великий зварювальний струм, недостатня сила стиснення, відсутність зусилля проковки, забруднена поверхня деталей та/або електродів, що призводить до збільшення контактного опору деталей та порушення температурного режиму зварювання.

Дефект можна виявити неозброєним оком або за допомогою лупи. Ефективна капілярна діагностика.

Розриви біля кромок нахлестки. Причина цього дефекту зазвичай одна - зварна точка розташована надто близько від краю деталі (недостатня нахлестка).

Виявляється зовнішнім оглядом – через лупу чи неозброєним оком.

Глибокі вм'ятини від електрода. Можливі причини: занадто малий розмір (діаметр або радіус) робочої частини електрода, надмірно велике кувальне зусилля, неправильно встановлені електроди, занадто великі розміри литої зони. Останнє може бути наслідком перевищення зварювального струму чи тривалості імпульсу.

Внутрішній виплеск (вихід розплавленого металу у зазор між деталями). Причини: перевищено допустимі значення струму або тривалість зварювального імпульсу - утворилася занадто велика зона розплавленого металу. Мало зусилля стиснення - не створився надійний пояс ущільнюючий навколо ядра або утворилася повітряна раковина в ядрі, що викликала витікання розплавленого металу в зазор. Неправильно (несоосно або з перекосом) встановлені електроди.

Визначається методами ультразвукового чи рентгенографічного контролю чи зовнішнім оглядом (через виплеск може утворитися зазор між деталями).

Зовнішній виплеск (вихід металу на поверхню деталі). Можливі причини: включення струмового імпульсу при стиснених електродах, занадто велике значеннязварювального струму або тривалості імпульсу, недостатнє зусилля стиснення, перекіс електродів щодо деталей, забруднення поверхні металу. Дві останні причини призводять до нерівномірної щільності струму та розплавлення поверхні деталі.

Визначається зовнішнім оглядом.

Внутрішні тріщини та раковини. Причини: занадто великі струму або тривалість імпульсу. Забруднена поверхня електродів чи деталей. Мала сила стиску. Відсутня, запізнюється або недостатньо кувальне зусилля.

Усадкові раковини можуть виникати під час охолодження та кристалізації металу. Щоб запобігти їх виникненню, необхідно підвищувати силу стиснення і застосовувати стиск, що проковує, в момент охолодження ядра. Дефекти виявляються методами рентгенографічного чи ультразвукового контролю.

Усунення литого ядра або його неправильна форма . Можливі причини: неправильно встановлені електроди, не очищена поверхня деталей.

Дефекти виявляються методами рентгенографічного чи ультразвукового контролю.

Пропал. Причини: наявність зазору в зібраних деталях, забруднення поверхні деталей або електродів, відсутність або мале зусилля стиснення електродів під час струмового імпульсу. Щоб уникнути пропалів, струм повинен подаватися тільки після застосування повного зусилля стиснення. Визначається зовнішнім оглядом.

Виправлення дефектів. Спосіб виправлення дефектів залежить від їхнього характеру. Найпростішим є повторне точкове чи інше зварювання. Дефектне місце рекомендується вирізати або висвердлити.

При неможливості зварювання (через небажаність або неприпустимість нагрівання деталі), замість дефектної точки зварювання можна поставити заклепку, висвердливши місце зварювання. Застосовуються й інші способи виправлення - зачистка поверхні у разі зовнішніх виплесків, термічна обробка для зняття напруги, правка та проковування при деформації всього виробу.

При використанні змісту даного сайту потрібно ставити активні посилання на цей сайт, видимі користувачами та пошуковими роботами.

Точкове зварювання застосовується для приварювання дрібних деталей, наприклад це можуть бути болти, затискачі, заклепки або для з'єднання декількох деталей між собою. В основному апарат для точкового зварювання застосовується у будові літаків, поїздів, машин та інших напрямах промисловості.

Назва такого виду зварювання вийшло від того, що елементи з'єднуються між собою не повністю, а лише у певних точках. Ефективність з'єднання в цих місцях в основному залежить від їхнього розміру. Міцність самих точок залежить від якості електродів та матеріалу.

Принцип роботи апарату

Способів точкового зварювання існує кілька, але їх принцип полягає в одному. Зварювання відбувається внаслідок дії електродів на матеріал. Між електродами протікає струм, і деталі під гарячим впливом плавляться.

Зварювальна точка виходить там, де метали стикаються, залежить вона від сили струму. Чим сильніша сила струму, тим міцнішим буде зварювання і тим товстішими елементи можна з'єднати.

Матеріал для зварювання можна використовувати завтовшки від 0,05 до 0,8 см.

Перед початком роботи зі зварюванням деталі потрібно обов'язково очистити від усіх забруднень і вибрати відповідний режим, від цього залежить якість в кінцевому результаті роботи.

Для перевірки якості шва на виробництві руйнують кілька екземплярів. При якісній роботі на одному елементі залишиться кратер, а на іншому ядро ​​зварювання. Щоб легше це зрозуміти, перегляньте фото точкового зварювання для наочності.

Якщо цього не сталося, зварювання виконане неправильно, потрібно збільшити час або силу стиснення. Ядро при хорошій роботі має бути втричі товще тоншої деталі.

Якщо розмір менший, то елементи проварені не до кінця.

Режими точкового зварювання

У продажу є багато моделей апаратів для точкового зварювання, кожна має свої плюси і мінуси. Також кожна модель апарату призначена для певних матеріалів, в інструкції точкового зварювання кожної моделі зазначено. Але всі моделі можна поділити на дві великі групи.

Подача жорсткого струму з великою густиною, зразок зварювання 0.3-1.6 секунди. Електрод повинен бути товщі на 0.4 см, ніж сам елемент, що зварюється.

Подача м'якого струму з невеликою густиною, приблизний час зварювання 3-4 секунди. Електроди можуть бути такого ж розміру, як товщина елемента, що зварюється.

Режими впливу

Виділяють 2 види на металеві елементи:

Двосторонній. Зварювання з'єднуються відразу з 2 сторін великі деталі, відкриті з'єднання. Робиться це із застосуванням щипчиків, які міцно тримають деталь. Шов у результаті утворюється міцним, але за такої дії є обмеження за розміром щипців.

Односторонній. За такого впливу немає шансу зварювання з обох боків. Деталі можуть бути будь-якого розміру, обмежень немає.

Для найбільшої якості та міцності при односторонньому зварюванні використовують мідну пластинку. Але навіть при цьому, якість шва буде нижчою, ніж при першому вигляді точкового зварювання.

Чим хороші апарати точкового зварювання

Точкове зварювання своїми руками може зробити будь-яка людина, для цього не потрібно мати особливих знань, достатньо прочитати інструкцію з експлуатації та техніки безпеки.

Також до переваг можна віднести:

• Зварювання може проводитися з будь-якими металами, навіть які швидко плавляться.
• Шов виходить красиве, акуратне, міцне, якісне в результаті.
• Процес автоматизований, тому висока продуктивність.
• Мінімальні витрати на електроди та інші необхідні аксесуари.

Аксесуари

Придбати апарат для зварювання мало, щоб із ним працювати, необхідно купити додаткові елементи(Іноді вони йдуть у наборі).

• Електроди та консолі, не зовсім такі, як у звичайного зварювання.
• Кліщі та пістолет для зварювання, потрібні при роботі з дрібними елементами або у вузьких місцях, куди важко дістатися.
• Редагування вм'ятин.

Для придбання апарату точкового зварювання потрібно знати, де проводитиметься робота і з якими металами. Цього достатньо, щоб купити потрібну модель зварювального апарату.

Якщо ви не впевнені у своїх силах, то не потрібно самому приступати до зварювання, краще звернутися до фахівця.

Фото точкового зварювання