Контактная сварка: стыковую, точечную и шовную (роликовую)

Стыковая сварка — вид контактной сварки, при которой соединяемые детали свариваются по всей плоскости их касания.

Машина для стыковой сварки питается током через понижающий трансформатор. Свариваемые детали прижимают зажимами1 к электродам, соединенным со вторичной обмоткой трансформатора. При включении машины замыкается цепь первичной обмотки трансформатора. Ток, проходящий через детали, встречает на своем пути большое сопротивление в местах стыка, вследствие чего торцовые поверхности деталей нагреваются до температуры, близкой к температуре плавления металла, детали, нагретые до требуемой температуры, сдавливаются специальным осадочным устройством, в результате чего происходит их сваривание.

По способу выполнения стыковая сварка разделяется на два основных вида: сварку сопротивлением и сварку оплавлением.

Стыковая сварка сопротивлением заключается в нагреве деталей (заранее прижатых торцами) путем пропускания через них сварочного тока большой величины. Разогрев начинается с точек соприкосновения торцов и в результате приложения небольшого давления распространения на все сечение детали. После разогрева деталей ток выключается, прикладывается усилие и происходит сварка (без искрообразования). Свариваемые детали в месте стыка деформируются (осаживаются) с образованием утолщения.

При стыковой сварке сопротивлением прочность сварного соединения получается невысокой; в то же время требования к качеству подготовки торцовых поверхностей деталей в местах стыка предъявляются весьма высокие (необходима точная подгонка торцов). Поэтому этот вид сварки находит ограниченное применение. Стыковой сваркой сопротивлением обычно соединяют стальные стержни диаметром 6…8 мм, трубы небольшого диаметра и детали из цветных металлов (медь, алюминий).

Стыковая сварка оплавлением. К свариваемым деталям подводят напряжение, после чего их приводят в соприкосновение друг с другом.

Вследствие большого сопротивления в местах контакта детали интенсивно нагреваются и оплавляются с искрообразованием. При непрерывной подаче деталей друг к другу в контакт вступают новые участки сечения, происходит непрерывное оплавление выступов и, как следствие этого,— выравнивание торцов свариваемых деталей. После разогрева деталей по всему сечению к ним прикладывается усилие, происходит сварка. В первый период времени сварка деталей ведется под током для того, чтобы облегчить выдавливание загрязнений (окалины, шлака), находящихся в месте стыка. Затем ток выключается, и дальнейшее сжатие и соединение деталей происходит без него.

Описанный вид стыковой сварки деталей непрерывным оплавлением хорошо зарекомендовал себя на практике. Однако при сварке деталей больших сечений теплота, выделяющаяся в стыке, не успевает за время процесса распространиться в глубь деталей и нагреть требуемый объем металла. В этом случае для прогрева деталей процесс прерывают. За время перерыва концы свариваемых деталей успевают прогреться вглубь и температура их выравнивается. Процесс можно прервать, отключая электрический ток в сварочной цепи или разводя детали на определенное расстояние. При неоднократном повторении оплавления и прерывания процесса концы деталей можно подогреть настолько, насколько это требуется для получения качественного сварного соединения.

Стыковая сварка оплавлением обеспечивает высокую прочность сварного шва. Ее применяют для приварки дополнительных деталей, соединения деталей в металлических конструкциях и др.

Точечная сварка применяется для соединения деталей из листового металла толщиной 1…6 мм. Детали, подлежащие сварке, сдавливаются медными электродами. Затем через электроды и детали пропускают электрический ток большой силы (6000…24 000А). При прохождении тока в месте контакта деталей выделяется теплота, под действием которой центральная часть контактной площадки (точки) нагревается до расплавления, образуя из жидкого металла ядро. Это ядро окружено оболочкой металла, находящегося в пластичёском состоянии. Несмотря на уменьшение сопротивления в месте контакта, выделение теплоты в ядре продолжается, так как температура металла в нём, а следовательно и электрическое сопротивление, остаются высокими. В связи с этим теплота распространяется в глубь холодных слоев металла, а размеры ядра продолжают увеличиваться. Размеры сварной точки близки к диаметру контактной поверхности электрода. После образования ядра нужных размеров сварочный ток выключают, давление на электродах должно сохраняться до полного охлаждения ядра. Под давлением электродов центральная часть нагретого металла уплотняется, обеспечивая прочное соединение деталей. Таким образом, при точечной сварке соединительным элементом деталей является сварная точка с ядром литой структуры.

Поверхности деталей, подлежащие точечной сварке, должны быть очищены от краски, ржавчины, грязи, масла и окалины. При этой сварке точки на деталях становятся обычно в один ряд и в зависимости от толщины деталей должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга (шаг) и минимальном расстоянии от края детали. При сварке двух деталей толщиной 1…3 мм каждая рекомендуется шаг сварных точек 15…30 мм и расстояние от центра точки до края детали 6…10 мм.

Точечная сварка широко применяется при ремонте металлических кузовов и кабин. Если точечную сварку необходимо произвести непосредственно на кузове или кабине, то применяют подвесные сварочные клещи или однополюсные сварочные пистолеты.

Шовная сварка по существу является разновидностью точечной, если точки ставятся в таком порядке, что каждая последующая частично перекрывает предыдущую, вместо электродных стержней применяют токоподводящие ролики, между которыми перемещаются положенные внахлёстку свариваемые детали, в результате чего получается сплошной сварной шов. При этом процесс тепловыделения и образования соединительных элементов протекает так же, как и при точечной сварке.