Общая характеристика способов контактной сварки

Контактная электрическая сварка является основным видом сварки давлением. Все способы контактной сварки основаны на нагреве и пластической деформации заготовок в месте их соеди­нения. Нагрев осуществляется теплотой, которая выделяется при прохождении электрического тока через находящиеся в кон­такте соединяемые части.

Под термином «контактная сварка» подразумевают процесс образования неразъемных соединений металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия.

Известные способы контактной сварки классифицируются по следующим признакам:

о технологии получения соединений —точечная, рельефная, шовная, стыковая;

□ состоянию металла в зоне сварки — с расплавлением ме­талла и без расплавления;

□ способу подвода тока — одно- и двусторонняя;

□ числу одновременно выполняемых соединений — одното­чечная, многоточечная, сварка одним или несколькими швами и т.д.;

□ характеру перемещения роликов при шовной сварке — не­прерывная (с постоянным вращением роликов) или шаговая (с остановкой роликов во время сварки).

Точечная сварка — способ контактной сварки, при котором детали свариваются по отдельным ограниченным участкам каса­ния. При точечной сварке (рис. 20.1, а) детали 1 собирают вна­хлестку, сжимают усилием электродами 2, к которым подключен источник 3 электрической энергии. Детали нагреваются при кратковременном прохождении тока 1_СВ до образования зоны взаимного расплавления деталей 4, называемой ядром. Нагрев
зоны сварки сопровождается пластической деформацией метал­ла в зоне контакта деталей вокруг ядра.

Рис. 20.1. Основные способы контактной сварки: а, б — точечная; в — рельефная; г — шовная; д — стыковая

После выключения тока расплавленный металл ядра быстро кристаллизуется, и между соединяемыми деталями образуются металлические связи. Таким образом, соединение при точечной сварке получают в результате расплавления металла. По способу подвода тока к свариваемым деталям различают двустороннюю и одностороннюю сварку. В первом случае (рис. 20.1, а) электро­ды 2 подводят к каждой из деталей 1, а во втором (рис. 20.1, б) — к одной из деталей. Для повышения плотности тока в точках ка­сания деталей нижнюю деталь прижимают к медной подкладке 5, которая одновременно выполняет роль опоры.

Рис. 20.2. Циклограммы точечной сварки: а — с постоянным усилием FCB;б — то же, с приложением усилия проковкиFK

при сварке в этой зоне повышаются плотность тока и скорость тепловыделения. При нагреве рельеф постепенно деформируется; на определенной стадии процесса сварки образуется ядро 4, как при обычной точечной сварке. Часто на поверхности детали вы­полняют несколько рельефов или один протяженный выступ замк­нутой формы (например, в виде кольца) и после прохождения сварочного тока получают одновременно несколько точек или непрерывный плотный шов (контурная рельефная сварка).

Шовная сварка — способ получения герметичного соединения (шва) путем образования ряда перекрывающихся точек. Подвод тока и перемещение деталей осуществляют с помощью вращаю­щихся дисковых электродов — роликов 7 (см. рис. 20.1, г). Как и при точечной сварке, детали собирают внахлестку и нагревают кратковременными импульсами сварочного тока. Перекрытие точек достигается соответствующим выбором пауз между им­пульсами тока и скорости вращения роликов. В зависимости от того, вращаются ролики при сварке шва непрерывно или оста­навливаются на время прохождения сварочного тока, различают непрерывную и шаговую сварку.

К основным параметрам шовной сварки относятся сварочный ток 1_СВ, усилиеF_ca,время протекания токаt_CB,время паузыt_n, ширина рабочей поверхности роликов /_р, скорость сварки и_св.

Наиболее распространенные циклограммы изменения усилия и тока при шовной сварке показаны на рис. 20.3.

Стыковая сварка — способ контактной сварки, при котором детали соединяются по всей площади касания. Детали 1 (см. рис. 20.1, д) закрепляют в токопроводящих зажимах 8 и 9,

t Рис. 20.3. Циклограмма шовной сварки: а — с непрерывным включением тока /св, непрерывным вращением роли­ковS„,постоянным усилиемFCB; б — с прерывистым включением тока 1СВ, непрерывным вращением роликов S„, постоянным усилием Fct

один из которых подвижный и соединен с приводом усилия сжатия машины. По степени нагрева металла торцов деталей различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением.

При стыковой сварке сопротивлением детали 1 предваритель­но сжимают усилиемFи включают сварочный трансформатор 3. По деталям протекает сварочный ток 1_СВ, в результате чего про­исходит постепенный назрев стыка деталей до температуры, близкой к температуре плавления. Затем сварочный ток вы­ключают и резко увеличивают усилие осадки деталей. При этом из зоны сварки частично выдавливаются поверхностные плен­ки, формируется физический контакт и образуется соединение.

При стыковой сварке оплавлением вначале на детали пода­ют напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сбли­жают. При соприкосновении деталей на отдельных небольших участках из-за большой плотности тока металл нагревается и взры- вообразно разрушается. Нагрев торцов деталей происходит за счет непрерывного образования и разрушения кйнтактов — пе­ремычек, т.е. оплавления торцов. К концу процесса на торцах образуется сплошной слой жидкого металла. В этот момент рез­ко увеличивают скорость сближения и усилие осадки деталей. Торцы смыкаются, большая часть жидкого металла вместе с по­верхностными пленками и частью твердого металла выдавлива­ется из зоны сварки, образуя утолщение — грат. Сварочный ток автоматически выключается во время осадки деталей.

Основными параметрами стыковой сварки сопротивлением являются сварочный ток /_с„ (или плотность тока /'), время проте­кания тока t_CB, усилие сварки — начальное усилие сжатия F_C)K
и усилие осадкиF_oc(или соответственное начальное давление р_н и давление осадки р_ос), установочная длина детали 1₀ (расстояние от торца детали до зажима); стыковой сварки оплавлением — плот­ность тока при оплавлении;_опл, припуск на оплавление А_опл или время оплавленияt_onJ1,скорость оплавления и_опл, величина осадки Aqc(или длительность осадки £_ос), величина осадки под током Д_ос (или длительность осадки под током £_ос._т), усилие осадкиF_oc(или давление осадки pj), установочная длина детали 1₀.

Циклограмма стыковой сварки приведена на рис. 20.4.