Виды контактной сварки

Наиболее широкое применение получили следующие основные виды контактной сварки: стыковая, точечная и шовная. Каждый из этих видов сварки может осуществляться  различными способами,  отличающимися  по технологическим признакам, роду используемой электроэнергией и способу подвода тока   к свариваемым заготовкам.

Стыковая сварка металла

Заготовки сваривают (рис1)

Схема процесса стыковой сварки

по всей плоскости их касания. В зависимости от марки металла, площади сечения заготовок и требований к качеству соединения стыковую сварку можно выполнять одним из способов, приведенных в табл. 1.

применение стыковой сварки

Стыковая сварка методом сопротивления

Заготовки, установленные и закрепленные  в стыковой машине, прижимают одну к другой определенным усилием, после чего по ним пропускают электрический ток. При нагревании металла в зоне сварки до пластического состояния происходит осадка. Ток выключают по окончании осадки. Этот способ сварки требует механической обработки и тщательной зачистки поверхностей торцов заготовок.

Неравномерность нагрева и окисление металла  на торцах заготовок понижают качество сварки сопротивлением, что ограничивает область их применения. С увеличением сечения заготовок качество сварки снижается особенно заметно, главным образом из-за  образования окислов в стыке.

Стыковая сварка методом оплавления

Включает две стадии: подавление и осадку. Заготовки устанавливают в зажимах машины, включают ток и медленно их сближают. При этом торцы заготовок касаются в одной или нескольких точках. В местах касания образуются перемычки, которые мгновенно испаряются  и взрываются. Взрывы сопровождаются характерным выбросом из стыка мелких капель расплавленного металла. При дальнейшем сближении заготовок образование и взрыв перемычек  происходит на других участках  торцов. В результате заготовки прогреваются в глубину, а на торцах возникает тонкий слой расплавленного металла, облегчающий удаление окислов из стыка. В процессе оплавления заготовки укорачиваются на заданный припуск. Оплавление должно быть устойчивым (необходимое условие – непрерывное протекание тока при отсутствии короткого замыкания заготовок), особенно перед осадкой.

При осадке скорость сближения заготовок резко увеличивается, осуществляя при этом пластическую деформацию на заданный припуск. Переход от оплавления к осадке  должен быть мгновенным, без малейшего перерыва. Осадка  начинается  при включенном токе и заканчивается при выключенном.

Стыковая сварка непрерывным оплавлением  обеспечивает непрерывный нагрев заготовок по сечению и позволяет  получать стабильное качество  стыков.

Стыковая сварка оплавлением с подогревом

Отличается от сварки непрерывным оплавлением  тем, что перед началом процесса оплавления заготовки подогревают  в зажимах машины  периодическим смыканием  и размыканием  при постоянно  включенном токе. При этом происходит процесс непрерывного оплавления и заготовки укорачиваются на заданный припуск. Выдержка при замыкании составляет около 0,5- 3 с, а при размыкании  2-6 . Число замыканий может быть от одного-двух  до нескольких десятков в зависимости от размеров сечения заготовок.

Применение стыковой сварки оплавлением с подогревом позволяет  предупредить резкую закалку и, следовательно, получить более  пластичные  стыки при сварке некоторых  закаливающихся сталей; снизить требуемую мощность машины или на машине данной мощности сваривать заготовки   с большими площадями сечения; осуществить осадку при меньшем усилии; сократить общий  припуск на сварку.

Стыковая сварка импульсным оплавлением

При этом способе сварки кроме основного поступательного движения, которое совершает  подвижная плита,  одной из свариваемых заготовок сообщает колебательные движения с заданными амплитудой и частотой. Способ отличается высокой эффективностью, интенсивным нагревом металла  при оплавлении.

Точечная сварка

Заготовки соединяют сваркой (рис2) в отдельных местах,

Схема процесса точечной сварки

условно называемых точками. Размеры и структура точки, определяющие прочность соединения, зависит от силы сварочного тока, времени его протекания  через заготовки, усилия сжатия заготовок электродами, формы и размер контактной поверхности электродов, а также состояние поверхностей заготовок.  Качественная сварка точки характеризуется  наличием общего для обеих заготовок  литого ядра  определенных размеров.

Последовательность операций точечной сварки следующая. Заготовки устанавливают и затем плотно сжимают между электродами  контактной машины. Включают ток,  и заготовки быстро нагреваются. Особенно быстро нагреваются участки металла, прилегающие к контакту между заготовками, так как эти участки имеют повышенное  электрическое сопротивление.  Кроме того, они менее подвержены охлаждающему действию электродов. В момент образования в зоне сварки расплавленного ядра заданных размеров ток выключают. После выключения тока заготовки кратковременно  выдерживают  между электродами  под действием усилия сжатия, в результате чего происходит охлаждение зоны сварки, кристаллизация  расплавленного металла и уменьшения усадочной раковины в ядре сварной точки.

Силу тока и усилие сжатия заготовок устанавливают постоянными или меняют по определенному графику в течение цикла сварки одной точки. Характер их изменения определяется толщиной и материалом  свариваемых заготовок. Наиболее распространенные схемы циклов точечной сварки указаны в табл 2.

Схема циклов точечной сварки

Точечной сваркой можно сваривать листовые  заготовки одинаковой или разной толщины, пересекающиеся стержни, листовые заготовки со стержнями или профильными заготовками (уголками, швеллерами, таврами и т.п.), заготовки из разнородных металлов, из сталей различных марок (углеродистой, легированной, коррозионно-стойкой, жаропрочной и др.), а также из цветных металлов и их сплавов. Толщина каждой из заготовок, соединяемых точечной сваркой, может быть от сотых долей миллиметра  до 30- мм.

В зависимости от числа свариваемых точек, способа подвода тока к заготовкам  и других факторов  применяют различные способы  точечной сварки.

Шовная сварка

Заготовки соединяют (рис3)

Схема шовной сварки

непрерывным прочноплотным швом, состоящим из ряда точек, в котором каждая последующая точка частично перекрывает предыдущую. В отличие от точечной сварки заготовки устанавливают между вращающимися  роликами (или между роликами и оправкой), на которые действует усилие механизма сжатия  и к которым подведен  электрический ток. Толщина каждой из заготовок обычно не превышает 3 мм.

Характеристика, шовная сварка область  применения приведены в табл 3.

Способы шовной сварки и их применение

В тех случаях, когда невозможно подвести ролики к свариваемому изделию с двух сторон, применяют одностороннюю шовную сварку (приварка облицовки к каркасам больших размеров, приварка кровли)