Контактная сварка трубы и листа

Обновлено: 09.01.2025

Контактная (или электроконтактная) сварка – один из распространенных типов сварки, чаще всего применяемый для скрепления тонких металлических листов или небольших однотипных деталей. При этом способе происходит кратковременный нагрев соединяемых поверхностей током высокого напряжения, и одновременное придавливание их друг к другу в зоне контакта, в результате чего образуется сварной шов. Благодаря своей простоте, высокой производительности и малым затратам на расходные материалы такой метод часто используется на производстве.

Принцип работы аппаратов контактной сварки

Сущность метода контактной сварки состоит в том, что скрепляемые поверхности одновременно нагреваются до пластичного состояния и подвергаются механической деформации. Поэтому основных блоков в сварочном аппарате два:

1. Механический, включающий в себя:

сами электроды (в машинах точечной сварки они выполняются в виде зажимных клещей, в машинах шовной сварки – в виде роликов);
привод сжатия;
привод вращения (для роликовых электродов);
привод зажатия и осадки (для стыковой сварки).

2. Электрический. Данный блок состоит из:

сварочного силового трансформатора;
регулятора выходного напряжения, который переключает число витков в первичной обмотке трансформатора;
вторичного контура, через который ток подводится к деталям;
прерывателя первичной цепи для включения и выключения тока;
регулятора цикла – устройства, задающего последовательность сварочных операций, их длительность, и регулирующего другие необходимые параметры.

Пневмогидравлический – содержит фильтры, устройства для смазки движущихся частей, систему, подводящую воздух к приводу сжатия (штуцера, воздушные клапаны, вентили) и систему регулировки давления;
Блок водяного охлаждения аппарата.

Принцип работы заключается в том, что область контактной сварки сжимается или прокатывается между двумя медными электродами, к которым подведен ток малого напряжения и большой силы. В некоторых аппаратах сила тока может достигать десятков тысяч ампер. Напряжение во вторичной обмотке низкое, и составляет менее 15 В. Сила сжатия между электродами варьируется от сотой доли ньютона до 100 килоньютонов.

Основными преимуществами этого метода являются:

быстрота – обработка одного точечного или стыкового соединения занимает доли секунды;
экономичность – не требуется кислород, защитный газ, присадка, почти не расходуются вода и воздух, медленно изнашиваются электроды;
простота – возможность получить прочный и надежный шов при малом числе контролируемых параметров, что под силу даже неопытным сварщикам;
безопасность – воздух не загрязняется вредным дымом, риск возгорания сведен к минимуму;
возможность легко автоматизировать процесс и поставить его на поток.

К недостаткам способа относят:

дорогостоящее оборудование;
необходимость применения тока большой силы (свыше 1000 А);
сложную технологию многоточечной сварки или сварки нескольких швов одновременно.

Кроме того, этот метод не всегда подходит для соединения поверхностей из разных металлов или сплавов, а также для металлов с малым переходным сопротивлением (таких, как медь).

Виды контактной сварки

Существует несколько видов контактной сварки – точечная, рельефная, шовная и стыковая, каждый из которых имеет свою область применения.

Точечная сварка

Точечная контактная сварка – наиболее популярный метод, который применяется как на производстве, так и в домашних условиях, для соединения небольших деталей или металлических листов толщиной менее 4-5 мм. При этом методе скрепляемые поверхности располагают немного внахлест, зажав их между двумя конусообразными медными электродами. Металл размягчается лишь непосредственно в месте соприкосновения с электродами, образуя сварную точку, диаметр которой составляет несколько миллиметров.

Точечная сварка бывает одно- и двусторонней, причем прочность соединения у одностороннего способа ниже, однако он дает возможность создавать сразу несколько сварных точек. По такому принципу работают многоточечные аппараты.

Есть два режима для обработки металла таким способом: мягкий и жесткий. Мягкий режим удобен для соединения изделий из закаленной стали. При нем через обрабатываемые детали пропускается электрический импульс относительно малой силы тока и большой продолжительности (от 0,5 секунды до нескольких секунд). Нагрев при этом более плавный, а мощность – ниже. Такой аппарат удобно использовать на дому.

При обработке в жестком режиме сила тока, как и сила сжатия сварочных клещей – больше, чем в предыдущем случае, длительность импульса составляет десятые или сотые доли секунд (в зависимости от толщины соединяемых поверхностей). Подобный режим чаще применяется на производстве, ввиду высокой производительности (затраты времени на обработку одной сварочной точки очень малы). С его помощью соединяют заготовки из сплавов с цветными металлами (медью, алюминием), из высоколегированной стали, а также металлические листы разной толщины.

Рельефная сварка

Рельефной контактной сваркой называют разновидность точечного метода, при которой на соединяемых деталях предварительно штампуют выступы, или рельефы. Форма рельефов может быть различной, и от нее зависит как размер, так и прочность сварочной точки.

Способ заключается в том, что детали зажимают между двумя плоскими электродами, на которые затем подают ток. Металл нагревается только в местах соприкосновения заготовок, а именно – на выступах. Так как рельефы можно подготовить заранее, это обеспечит высокую производительность: за короткое время будет обработано большое количество сварных точек.

Другое достоинство метода – долгий срок службы электродов, которые медленно изнашиваются благодаря своей форме, имеющей большую контактную поверхность. Основной недостаток – то, что для рельефной контактной сварки требуются аппараты большой мощности.

Шовная сварка

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска. В результате образуется шов, состоящий из множества отдельных сварных точек. Такой шов может быть как непрерывным, так и прерывистым. Все зависит от того, как именно подается ток на электроды – постоянно или короткими импульсами.

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска

При непрерывной шовной сварке ролики быстро изнашиваются, так как подача тока на них идет без перерыва. Заготовки могут перегреваться в месте соединения. Если поверхности плохо зачищены, имеют неодинаковую толщину или изготовлены из разных сплавов, шов получится непрочным. Такой метод сварки используется только для изделий из малоуглеродистой стали, толщиной до миллиметра.

Отличие прерывистой шовной сварки от предыдущего способа в том, что на ролики подаются электрические импульсы, создающие отдельные сварные точки. Как и при непрерывной сварке, заготовки прокатываются плавно, давление в области шва – постоянно, что обеспечивает меньший износ электродов.

Для сплавов с алюминием применяют третий способ – пошаговую шовную сварку, которая сочетает импульсную подачу тока с прерывистым перемещением заготовок. Ток на электроды подается только тогда, когда они останавливаются.

Среди всех способов соединения заготовок именно роликовая сварка дает наиболее герметичный шов. Ввиду этого ее применяют для изготовления различных труб, резервуаров или баков.

Стыковая сварка

В отличие от точечной, стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами. Существуют две разновидности этого способа – сварка сопротивлением и сварка оплавлением.

Стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами

При сварке сопротивлением детали сначала плотно прижимают друг к другу, а затем через место их контакта пропускают ток. Когда область шва нагревается до размягчения, ток выключают и продолжают сжимать заготовки, осуществляя таким образом их осадку. Обработка прекращается тогда, когда шов затвердеет. Свариваемые поверхности должны быть идеально подогнаны и зачищены, не иметь неровностей, зазоров – это сделает шов непрочным, и трудно будет обеспечить его высокое качество. Сварку сопротивлением применяют для изделий из медных и алюминиевых сплавов, а также из низкоуглеродистой стали.

При сварке оплавлением область стыковки деталей разогревают электрическим током, после чего медленно сближают заготовки до полного их соединения и производят осадку. Такой метод хорош, если необходима сварка металлических листов из разных сплавов. Его плюс – быстрота и высокая производительность, минус – потери металла, который может частично разбрызгиваться или сгорать, будучи расплавленным.

Машины для контактной сварки

Сварочные аппараты разделяют на группы по следующим критериям:

Назначение: узкоспециальные машины, рассчитанные на работу с большими партиями однотипных деталей, или универсальные, которые обрабатывают малое количество заготовок, но легко поддаются перенастройке;
Тип механического блока, осуществляющего сжатие и усадку деталей. По этому признаку аппараты делятся на гидравлические, пневматические, пневмогидравлические, механические и другие;
По мобильности – передвижные, переносные, стационарные;
По способу сварки;
По типу блока питания: машины с выпрямителем или машины, работающие от переменного тока (однофазного, трехфазного).

Конкретный вид машины выбирается в зависимости от выполняемой задачи.

Расходные материалы

Наибольшему износу в сварочных аппаратах подвергаются электроды, которые постоянно испытывают механические и термические нагрузки. Изготавливаются они из чистой меди, либо из медных сплавов с алюминием, цинком, кадмием и другими металлами, повышающими прочность и упругость изделия. Подобные сплавы делятся на несколько типов:

Для работы при высокой температуре (около 500 градусов по Цельсию) и непрерывной подаче тока – такие электроды изготавливают из бронзы с добавлением никеля, кремния, циркония или хрома;
Для работы при температуре до 300 градусов, сварки цветных сплавов, низколегированных сталей применяются сплавы МС (легированные серебром) и МК;
Для работы при малых (до 200 градусов по Цельсию) температурах подходят сплавы бронзы с хромом и кадмием.

Быстрее всего изнашиваются электроды конической и цилиндрической формы, медленнее всего – плоские и широкие, применяемые в машинах для рельефной сварки.

Технология контактной сварки

Технология контактной сварки включает в себя нагрев стыковочной кромки деталей в сочетании с механическим давлением. Для нагрева на электроды подается ток – непрерывно или импульсами.

Меры предосторожности

При работе с контактными сварочными аппаратами опасность представляет как раскаленный металл в области шва, так и движущиеся части, соприкосновение с которыми – прямая дорога к травмам. Опасно и напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора – оно составляет 220 или 380 В. Поэтому нельзя работать на машинах, у которых не заземлен корпус, плохо изолированы провода, или неисправна система жидкостного охлаждения. Категорически запрещено переключать ступени первичной обмотки, если аппарат не отключен от сети.

Все сварочные работы необходимо производить в защитных очках, во избежание попадания в глаза капель раскаленного металла. Для защиты от ожогов нужно носить спецодежду, брезентовые рукавицы и головной убор.

При контактной сварке обрабатываемая поверхность выделяет ядовитые пары – особенно, если детали имеют свинцовое или иное антикоррозионное покрытие. Требования техники безопасности предписывают, чтобы рабочее место было оборудовано вытяжкой – это предотвратит попадание паров металла, масел, угарного газа в дыхательные пути.

Подготовка поверхностей

Перед сваркой необходимо подготовить соединяемые поверхности. Подготовка заключается прежде всего в их зачистке от коррозии, грязи, машинного масла и других нежелательных наслоений. Для этого подойдет напильник, или насадка на дрель в виде щетки. Если места сваривания имеют неровности, их нужно выровнять и подогнать друг к другу. Особенно это важно для стыковой контактной сварки, где любой зазор может испортить шов, сделав его непрочным. При подгонке отрезков трубы для их выравнивания применяется фреза.

Дефекты сварки и контроль качества

Дефекты, возникающие в процессе контактной сварки, бывают двух типов:

Бракованные сварные узлы. Причин тому может быть несколько: чрезмерный нагрев стыковочной области, избыточное механическое давление, сбои в работе самого аппарата. Размеры сварной точки контролируют с помощью специальных шаблонов и измерительных приборов;
Брак сварного шва. Такое случается, если область стыковки деталей слишком узкая, или наоборот – широкая, если она содержит неровности, заусенцы, зазоры. Подобные дефекты можно определить путем визуального осмотра – невооруженным глазом, через лупу, с помощью проверки щупом или пробником. В случае необходимости шов просвечивают рентгеном.

Профилактика брака – грамотная работа не только во время сварки, но и перед ней, что включает выравнивание и зачистку контактной кромки.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Обозначение на чертеже видимого сварного шва, вне зависимости от способа сварки, выполняется сплошной основной линией, невидимого – штриховой линией. Видимая сварная точка отмечается знаком «+», выполненным сплошными основными линиями, невидимая – не отмечается никак. От изображения шва или точки, если они видимы, проводят выносную линию, которая заканчивается односторонней стрелкой.

Сварочные операции: Контактная сварка

Контактная сварка. Контактной сваркой сваривают малоуглеродистые и специальные стали, цветные металлы и их сплавы толщиной от нескольких микрон до 30 мм при точечной сварке. Этот способ сварки характеризуют высокий уровень механизации и автоматизации, высокая производительность и культура производства.

Точечной и шовной контактной сваркой можно соединить детали и узлы весьма сложной формы и разнообразных габаритов. Наиболее технологичны узлы открытого типа, сваренные прямыми электродами. Достаточно технологичны и узлы полуоткрытого типа, доступные для точечной сварки наклонно поставленными или изогнутыми электродами. Изготовление узлов закрытого типа не встречает затруднений, если размеры не меньше некоторого минимального значения. Сварку деталей с малым поперечным сечением производят на оправке при условии свободного доступа к детали с двух сторон. Приварка к листу штифта, Т-образная сварка листа с длинным стержнем, сварка стержней между собой и приварка стержня к листу могут осуществляться на обычном оборудовании с применением стандартных или специализированных электродов и зажимных приспособлений, закрепленных на электрододержателе.

Рельефная сварка применяется, в основном, для сварки деталей из малоуглеродистой стали одновременно в нескольких точках или тогда, когда использование обычной точечной сварки затруднительно. Рельефные выступы выполняются штамповкой, сварка производится на специальных сварочных прессах. Алюминиевые и медные сплавы этому способу сварки поддаются труднее. На рис. показаны различные случаи применения рельефной сварки: при соединении листа со стержнем и с трубой; при приварке небольших деталей к деталям из листового материала; при сварке уголков; при сварке тонких листов с толстыми, когда в более толстом листе выступы выполняются с помощью кернера; при сварке листов с применением продолговатых выступов; при сварке угловых соединений с продольными выступами или с выступами на торцовой поверхности, выполненными с помощью кернера. В ряде случаев использование высокопроизводительной контактной точечной сварки затрудняется отсутствием дефицитного холоднокатаного листа, в то время как горячекатаный металл требует трудоемкой очистки от окалины.

Применение рельефноточечной сварки, выполняемой на точечных машинах в местах, где заранее выштампованы рельефы, позволяет успешно сваривать не очищенный от окалины горячекатаный металл, так как образование рельефа сопровождается значительной местной деформацией, в результате которой слой окалины разрушается.

Шовная контактная сварка широко применяется при изготовлении труб, баков, цилиндрических сосудов и т.д. Соединение внахлестку может свариваться двумя роликами или роликом. Приемы приварки донышек к цилиндру; приварка фланца к листу. В тех случаях, когда в месте сварки требуется получить толщину металла, не превышающую толщины свариваемого листа, или когда одна из сторон свариваемой детали должна быть ровной, применяют приемы, показанные на рис.

При сварке малоуглеродистой стали повышенных толщин для получения плотных соединений иногда свариваемые листы предварительно привариваются точечной сваркой к листу, в листах делаются скосы и в образовавшуюся канавку закладывается проволока.

Шовная сварка нахлесточных соединений из малоуглеродистой стали толщиной 1, 5 . 2, 0 мм осуществляется обычно со скоростью 0, 5 . 1, 5 м/мин. Использование приема сварки по рельефному выступу позволяет увеличить скорость сварки примерно до 20 м/мин.

Технологичность конструкции, выполняемой точечной или шовной сваркой, зависит от расположения сварных соединений. На рис. показан вариант расположения ребер жесткости в полузакрытом сосуде: соединение открыто и удобно для наблюдения во время сварки.

На рис. показаны схемы заготовок сигарообразной обечайки, изготовленной из продольных листовых элементов и ребер жесткости. Обечайка может быть сварена из криволинейных листовых секций и ребер жесткости в виде z-образных профилей. В этом случае листовые секции стыкуются на полках профилей, к которым присоединяются двумя роликовыми швами. Обечайка может быть также выполнена из прямых профилированных секций, чередующихся с криволинейными секциями. При этом число швов в 2 раза меньше, но требуется изготовление профилированных сек- ций. Подобным же образом может быть выполнено из профилированных секций крыло самолета.

Применение контактной стыковой сварки весьма разнообразно. Она используется как при сварке проводов очень малых сечений, так и при сварке тяжелых рельсов, магистральных трубопроводов и листов толщиной до 12 мм при длине стыка до 12 м.

С развитием автоматизации и комплексной механизации особое значение использование стыковой сварки приобретает для обеспечения непрерывных процессов производства, которые без применения сварки осуществлены быть не могут. Так, например, при производстве холоднокатаных листов шириной до 2500 мм и толщиной до 8 мм в непрерывных линиях травления, отжига, лужения, цинкования, а также при холодной прокатке применяется стыковая сварка.

Контактная высокочастотная сварка может осуществляться при подводе тока к свариваемым деталям посредством контактов или с помощью индукторов. Эти виды сварки широко применяются при сварке труб и других изделий.

Контактная стыковая сварка – технология и аппараты для сварки

Контактная стыковая сварка — способ соединения площадей сечений изделий путем глубокой деформации металлических поверхностей без плавки самого металла. Она применяется как в процессе строительства масштабных конструкций, например, космических аппаратов, массивных труб, так и при соединении миниатюрных деталей: микросхем, полупроводников и т. д. Преимущества этого способа сварки в широте использования и в универсальности соединения практически всех конструкционных материалов: легированной стали, низкоуглеродной, сплавы на основе титана, алюминия, магния и т. д.

Различаются два варианта контактной стыковой сварки: оплавлением и сопротивлением. Частота и использования сварки оплавлением составляет не больше 10 % общего количества технологических процессов сварки.

Технология стыковой сварки

Сварка — электродеформационный технологический процесс, согласно ГОСТ 2601—84, он относится к высокоэффективным вариантам стыка металлических поверхностей изделий. Этот способ прочного сцепления двух изделий относят к автоматизированным, поскольку в технологическом процессе участвует сварочный аппарат.

Стыковая сварка — метод сцепления площадей двух изделий (стыков) путем воздействия сильного электротока. При таком способе соединения ввариваемые поверхности прочно соединяются, контактирование происходит без расплавления самих деталей, а за чет деформации их поверхностей — стыка.

Где, I - сварочный ток; Р - усилие сжатия; S - перемещение подвижной плиты; t - время сварки; а - сопротивлением; б - оплавлением;

Главный физический процесс при стыковой сварке — нагрев и последующая деформация поверхности, за счет чего происходит удаление поверхностных пленок, происходит контактирование, затем получается высокопрочное соединение с заданными характеристиками. Стыковой сваркой соединяют полиэтилен, стыки труб, арматуры и пр. детали из конструкционных материалов.

Стыковая сварка выполняется на основе з-на Джоуля-Ленца. Процесс происходит под действием тока высокого значения путем очень сильного сжатия, прикладываемого к свариваемой поверхности.

Сварка сопротивлением — вид стыковой сварки, при которой процесс происходит с нагревом контакта до состояния пластичности. Если же технология происходит путем оплавления площадей контактирующих изделий — это способ стыковой сварки плавлением. Когда производится сварка сопротивлением, стык очень плотный — две площади сцепляются в замках сварочной машины, далее на них направляется сильный электр. ток. Когда площади деталей станут пластичными, происходит осадка — ток отключается.

Чтобы процесс происходил с соблюдением всех правил, сварное соединение было прочным, поверхности деталей необходимо предварительно подготовить:

стык обезжирить;
устранить все пленки, главным образом оксидные;
выполнить пассивирование, нейтрализацию;
просушить поверхности;
выполнить контроль готовность деталей к процессу для прочного сварного контакта.

Поверхности, которые контактируют, должны отвечать следующим требованиям:

создавать минимальное сопротивление сильному электротоку;
на контакте значение сопротивления равное по всей его площади;
площади изделий для сварки необходимы в максимально ровном виде к совпадающим плоскостям.

Сварка оплавлением

Существует два вида сварки оплавлением: непрерывным процессом, прерывистым.

При непрерывной стыковой сварке оплавлением, изделия крепятся в спец. замках сварочной машины. Далее при подаче тока путем плавного передвижения изделия приводят в сцепление. При этом площадь изделий контактирует, они свариваются. Затем происходит осадка на необходимое значение, долее ток отключается. Этот вариант контактирования и сварки применяется при контактной сварке рельсов, труб с тонкими стенками, листов и т. п. Преимущество метода контактной стыковой сварки плавлением в большом технологическом выходе, а минус — в потере металла. При сварке за счет прерывистого оплавления выполняется чередование уплотненного стыка с неплотным при включенном электротоке.

Такие поступательные и возвратные движения при воздействии тока замыкают цель, пока поверхности деталей на контакте не достигнут предела 800-900 градусов, при такой температуре происходит оплавление, осадка материала. Сварка плавлением используется при стыке изделий из низкоуглеродистой стали, когда контактная сварка оплавлением с помощью непрерывного соединения является недостаточной. Этот вариант требует доп. расхода материала, поэтому нагрев может дополнительно осуществляться сопротивлением — ток идет при замкнутой сварочной цепи, затем детали разъединяются, далее идет плавление, осадка.

Стыковая сварка оплавлением возможна с менее тщательной обработкой свариваемых изделий, чем при сварке сопротивлением, поскольку металл из области сваривания частично плавится — расходуется, поэтому место стыковки обрабатывается в технологическом процессе. Детали для оплавления могут резаться пресс. ножницами, с помощью кислородной резки, однако при последнем способе понадобится последующая очистка от шлака или окалины. Возможно отклонение поверхностей в торцевании в пределах 12-15 %. При норм. условиях контактно-стыковой сварки электроток, давление направляются прямо к месту стыкования.

Сварка сопротивлением

Этот способ несколько отличается от других, его называют «электротермодеформационным». Сварка сопротивлением выполняется без плавления основания — в этом ее отличие и уникальность. Металл при контактно-стыковой сварке таким методом поддается сильной деформации на пластичность. Основа контактно стыковой сварки заключается в следующем: стержни для сварки оснащаются подключенным электротоком. При соприкосновении образуется замкнутая электроцепь. В зоне контакта происходит высокое сопротивление, в связи с этим выделяется небольшое количество тепла. Далее разогретые стержни прижимаются давлением друг к другу, затем подача электротока прекращается.

Разогретые стержни постепенно отвердевают, в связи с этим технология и получила название сварки сопротивлением. Стоит сказать, что для распределенного повышения температуры материала и последующего использования стыковой сварки сопротивлением поверхность свариваемых деталей нуждаются в тщательной обработке. По существу детали очень сильно сцепляются, поэтому никаких мельчайших инородных тел на стыкуемой поверхности быть не должно. Через детали при очень плотном стыке дается сильный ток, при нагревании они переходят в пластичную форму, далее детали сжимаются с увеличивающимся нажатием до получения сцепления в твердом физсостоянии.

Контактная стыковая сварка сопротивлением подразумевает зачистку области механич. способом. Для прочих вариантов контактной стыковой сварки эта подготовка не нужна. Высокой квалификации и большого профессионализма сварка сопротивлением не предусматривает. Этот вид контактной сварки довольно востребован, он применяется в разных сферах производства, строительства. Применяется для площадей сечением от 1 до 20 квадратных мм. Ограничения касаются только алюминиевых (сечение до 500 кв. мм), медных (сечение до 200 кв. мм)./p>

Очень часто сварка сопротивлением используется для сварки труб, проволоки. Для контактной сварки сопротивлением может использоваться и сталь, однако низкоуглеродистая.

По мнению экспертов, с помощью контактной сварки сопротивлением можно сваривать металлы разных свойств, для примера, алюминий и чугун, медь и сталь. Можно встретить и критические замечания по поводу соединения. Оптимальный результат при сварке сопротивлением получается при использовании малоуглеродистых и низколегированных материалов, легких сплавов из металла.

Машины и аппараты для стыковой контактной сварки

Из практики многократного проведения технологии стыковой сварки полиэтиленовых труб она происходит чаще всего с помощью специальной машины стыковой сварки. Полимер, из которого выполнены трубы, прекрасно поддается контактной сварке. Большая популярность аппарата стыковой сварки полиэтиленовых труб обусловлена надежностью, безопасностью, а также возможностью взаимодействия с трубами разнообразного размера.

Стыковая сварка полиэтиленовых труб с помощью аппарата выполняется качественно и надежно. Сварочные машины для стыковой сварки труб бывают следующих разновидностей:

стационарные;
подвесные;
передвижные;
специализированные;
универсальные.

Любая машина для стыковой сварки труб ПНД состоит из механической и электрической части, пневмосистемы, а также системы водяного охлаждения. Стыковая сварка труб ПНД немного отличается от стыковой, поскольку пластик не проводит сквозь себя ток, из-за этого торцы таких труб прогревают спец. контактными элементами для нагрева. А в остальном же технология соединения площадей изделий, затвердевание, кристаллизация в общем похожи.

Машины для стыковой сварки существенно ускоряют процесс сцепления поверхности двух деталей, поэтому на технология успешно применяется в разнообразных областях: в строительстве, в металлургии, в ж/д строительстве, в автомобильной промышленности, при производстве инструментов, при прокладке трубопроводов для соединения труб из пластика со стальными.

Что такое шовная (роликовая) контактная сварка

Делать герметичные емкости, сваривать металл без наплавочных материалов помогает шовная роликовая сварка. Аккуратное точечное соединение выдерживает большую нагрузку. С помощью специального оборудования получают герметичный шов, не пропускающий жидкости и газы. У роликовой технологии, как и у всех других видов сварки, есть свои достоинства и недостатки. О них стоит сказать подробно. Но сначала несколько слов о сути самого метода шовного соединения металлических листов.

Что такое шовная сварка

Шовную контактную сварку применяют для соединения листовых заготовок. Металл укладывают внахлест, при прохождении тока листы свариваются, образуя диффузное пятно в виде точки. Принцип роликовой сварки такой же, как и у контактной. Только вместо конусных токопроводящих электродов устанавливают диски из бронзовых сплавов. Они прижимают листы другу к другу во время движения. Электрический ток подается на электроды с различной регулярностью: постоянно, прерывно или импульсно с определенной частотой. Сущность метода роликовой контактной сварки листового металла заключается в одновременном разогреве и сжимании деталей в области шва роликовыми электродами. Металл расплавляется под действием разряда, сжимается с таким усилием, что образуется однородный диффузный слой высокой прочности.

Шов по сути представляет собой плотный ряд точек.

Область применения

Шовная технология разработана более века назад. Производители постоянно совершенствуют аппараты, расширяют сферу их применения. С применением технологии шовного соединения металлов производят герметичные камеры различной геометрии, тонкостенные трубы, емкости бытового и промышленного назначения, кожухи и многое другое.

Контактная роликовая сварка незаменима при работе с алюминием, легированными сплавами, используемыми в химической промышленности. Производительность сварочного оборудования очень высокая, структура швов – равномерная. Скорость подачи листов и вращения бронзовых дисков регулируется. Изменяя временные интервалы между импульсами, получают сплошные или прерывистые соединения. Размер шва соответствует ширине бронзового диска.

Преимущества и недостатки

Роликовая контактная сварка часто применяется в конвейерном производстве. Она широко применяется из-за ряда преимуществ перед другими способами соединения металлов внахлест:

хорошая производительность, сварочный аппарат за час выдает несколько десятков метров швов;
гарантированное высокое качество соединений;
сваривание проходит без наплавочных материалов: плавящихся электродов, присадочной проволоки;
металл прошивается дугой насквозь между электродами, расплав в этот момент не окисляется, зону контакта не нужно защищать флюсом или облаком нейтрального газа;
высокая культура труда, не нужна стандартная экипировка сварщика.

Минусами считают низкую технологичность:

нельзя сваривать листы из различных сплавов;
есть ограничения по толщине заготовки до 3 мм;
дорогое оборудование приобретают только для больших объемов сварных работ.

Технология шовной сварки

Листовые заготовки укладываются внахлест. При подаче тока на роликовые электроды в месте контакта с металлом образуется диффузное пятно. Цепочка сварных пятен образует шов, он зависит от сочетания скорости подачи заготовок с импульсами. По типу движения заготовок и способам подачи рабочего тока выделяют три вида роликовой сварки.

Шаговая

Необходима для соединения алюминиевых деталей. Заготовки находятся между роликами. Они неподвижны в момент образования диффузной точки расплава, перемещаются рывками только во временные промежутки между импульсной подачей тока. Не происходит перегрева металла, детали прочно скрепляются между собой.

Непрерывная

Такая шовная сварка образует герметичный шов, но применяется редко для тонкостенных заготовок до 1 мм толщиной. Из-за непрерывно подаваемого тока дисковые электроды перегреваются, их приходится часто менять. Металл прокатывается с усилием в непрерывном режиме. Заготовки от теплового воздействия коробятся, процент брака увеличивается.

Прерывистая

Самый распространенный способ, свариваемые детали прокатываются с установленной скоростью. Подача тока регулируется так, чтобы пятна укладывались в непрерывный шов за счет перекрытия диффузных зон. Ролики прижимают металл с постоянным усилием, во время соединения листов пятно вытягивается до овала за счет взаимного движения заготовок и электродов, образуется герметичное соединение. В местах пропусков образуется литая зона, точки перекрываются на 22–35%.

Оборудование для контактной шовной сварки

Производители предлагают сварочные станки и аппараты различных модификаций. Наиболее востребованными остаются стационарные машины. К неподвижной станине крепятся основные узлы:

источник электрического тока с блоком регулятора (малогабаритный инвертор с импульсной схемой прерывания тока и двойным преобразователем напряжения, сглаживающим скачки);
держатель неподвижного роликового электрода – сужающегося к кромке диска из бронзового сплава;
кронштейн подвижного диска, он крепится на подшипнике, стандартный вылет кронштейна 400 или 700 мм;
прижимной механизм, он бывает нескольких типов: ножная педаль, пневматический привод, гидравлика, комбинированный;
устройство подачи заготовок.

При перпендикулярном соединении заготовок ведущим считается верхний нажимной диск, при продольном – опорный.

Сварочные машины различаются роликовыми электродами, их может быть два или в устройстве устанавливают сразу несколько роликовых пар. Диаметр диска колеблется от 35 до 45 см, ширина обода от 0,4 до 1 см. Процесс сваривания листов бывает односторонним и двухсторонним.

Машины различают по мощности:

маломощные потребляют от 25 до 40 кВт, работают от стандартной сети 220 В;
среднемощностные – от 40 до 100 кВт, подключаются к трехфазному току 380 В;
большой мощности – от 100 до 300 кВт, у них прижимное усилие достигает 5 тонн, ампераж 22 кА.

Роликовый сварочный стенд снабжен вращателем, с помощью которого привариваются круглые детали, соединяют сопряженные цилиндры. Заготовки вращаются на специальном стенде с разнонаправленными регулируемыми опорами, широким вылетом кронштейнов. Электродные диски вращаются червячной передачей. Образуются герметичные ровные швы по всей окружности.

Шовные клещи выпускают двух видов:

подвесные, неподвижно закрепляется один из электродов, другой регулируется;
переносные, прижимное устройство и диски крепятся на подвижных рычагах.

В рабочее положение клещи устанавливаются шарнирным пневмоприводом. Аппарат предназначен для сварки изделий сложной конфигурации, когда заготовки нельзя поместить в машину или установить на стенд.

Что такое точечная сварка. Принцип работы и особенности

Уже более 150 лет людям известен способ соединения металлов, называемый точечной сваркой. Этот способ позволил автоматизировать и сделать массовым производство автомобилей, сельскохозяйственной техники, самолетов и тысяч наименований бытовой продукции. Благодаря относительно простому принципу действия, точечная сварка приходит и в быт обычных мастеров-любителей, автослесарей, жестянщиков.

Принцип действия точечной сварки

Технология контактной сварки работает довольно просто — детали плотно сжимаются и через кратчайшее расстояние подается мощный электрический импульс. Металл разогревается, в точке соприкосновения образуется расплавленное ядро. Так как детали сжаты, происходит диффузия металлов. Ток выключается, точка остывает, металл кристаллизуется. Сварная точка получается прочной, при попытке разорвать соединение лопается материал рядом с точкой. Принцип работы аппаратов сварки — генерирование этого импульса и плотное сжатие деталей.

Чтобы импульс тока хорошо разогрел металл, он должен быть с большой силой и низким напряжением. Промышленные аппараты имеют характеристики: напряжение на контактах всего 1 — 3 Вольта, способны давать силу тока в 10 — 15 килоАмпер.

Устройство аппарата точечной сварки

Любой аппарат точечной сварки состоит из двух блоков:

Чтобы получить мощный разряд при небольшом напряжении, потребуется трансформатор индукционного типа. Соотношение первичной и вторичной обмоток позволяет получить электрический импульс, достаточный для расплавления металла.

Зажимные клещи состоят из двух медных или графитовых контактов, расположенных на разных рычагах, и прижимного механизма. Прижимы бывают с разным приводом:

Механические. Состоят из мощной пружины и рычага, сжатие металлов происходит за счет мускульной силы. Применяются в самодельных или бытовых аппаратах, не дают должного контроля за степенью сжатия, обладают малой производительностью.
Пневматические. Наиболее популярны для переносных ручных аппаратов, легко регулируются при помощи изменения давления в воздушной магистрали. Недостаток — сравнительно медленные, не дают возможности изменения давления в процессе сваривания.
Гидравлические. Не так популярны, гидравлический привод также медленный, но обладает большей широтой настроек, благодаря применению перепускных регулируемых клапанов.
Электромагнитные. Самые «молниеносные», применяются как на ручных аппаратах, так и на больших стационарных. Позволяют регулировать сжатие металлов в процессе сварки, что позволяет добиться провара и отсутствия «выплесков» металла.

Усложнение конструкции возможно при использовании контуров жидкостного охлаждения на нагруженных аппаратах, применении различных систем управления током и прижимом, роботизации перемещения электродов.

Где применяется

Точечную сварку применяют для соединения различных конструкционных металлов и сплавов. Особенности технологии — экологичность, скорость, надежность, легкость автоматизации — позволяют широко применять ее в:

автомобилестроении для сборки кузовов;
ювелирном деле для соединения деталей;
микроэлектронике для спайки микросхем;
производстве сварных арматурных каркасов для монолитных плит;
производстве корпусов, деталей товаров народного потребления.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ точечной сварки особо выделяются:

прочность соединения;
технологичность;
экономичность;
возможность соединения как толстых, так и ультратонких деталей;
возможность автоматизации и роботизации сварочного процесса;
высокая культура производства и экологичность;
универсальность в материалах и возможность масштабирования.

Среди недостатков можно выделить:

сложность диагностики сварного соединения;
требования к чистоте металлов при сварке;
сложность настройки аппаратуры.

Оборудование и материалы для точечной сварки

Чтобы варить точками необходимы:

аппарат для точечной сварки;
свариваемые зачищенные детали;
для защиты деталей от коррозии можно применять токопроводящий грунт или мастику.

Техника безопасности при точечной сварке

Главное при использовании аппаратов точечной сварки — соблюдение правил электробезопасности. При эксплуатации техники не должно быть оголенных контактов, нарушений изоляции кабелей. Все контакты при подключении аппарата к сети должны соответствовать номинальным параметрам, обязательно применение дифавтоматов и заземления.

При удерживании металлов используйте диэлектрические перчатки, рукоять клещей должна быть надежно заизолирована.

Средства защиты

Стандартный набор сварщика вполне подойдет для работы с точечной сваркой. Плотная роба, хлопчатобумажные или спилковые перчатки, прозрачный щиток или очки, респиратор или вытяжка — вот весь набор средств защиты.

Меры безопасности

Всегда проверяйте оборудование перед началом работ! Детали корпуса должны быть надежно заземлены, ручки и держаки — заизолированы.

Обслуживание и перенастройка аппарата производится в выключенном состоянии.

Педаль или кнопка управления должна находиться в удобном месте.

Сварщик должен прочно держать заготовку или инструмент, твердо и устойчиво стоять.

Технология и процесс точечной сварки

В зависимости от толщины металлов, их вида, условий технология сварки может отличаться деталями. Но в целом порядок работ одинаков.

Точечная варка происходит в несколько этапов:

Подготовка поверхностей. Они должны быть очищены от непроводящих ток лакокрасочных материалов и окислов, а также без напряжения плотно присоединяться.
Сжимание деталей. Для этого привод клещей прочно сжимает поверхности, они частично деформируются. Это нужно для возникновения участков проведения тока именно между контактами клещей.
Нагрев деталей электрическим импульсом. Чем толще детали, тем дольше приходится держать нагрев. Импульс может быть как постоянный, так и с регулируемой силой тока, переменный.
В автоматических станках есть этап ослабления давления на детали — это нужно для предотвращения выдавливания металла из расплавленного ядра. В ручных механических клещах этот этап пропускается.
Ток выключается. На глаз момент выключения тока можно определить по нагреву области между электродами — как только металл начинает краснеть, ток отпускается.
Прижим или проковка во время остывания металла. Нужны для формирования прочной кристаллической структуры сварной точки.
Деталь готова.

В зависимости от вида металлов применяются различные настройки. Качество соединения зависит от технологии сварки, типа импульса, режимов сжатия деталей.

Дефекты и причины их возникновения при точечной сварке

Несмотря на технологичность, точечная сварка требует точных настроек и постоянного контроля за качеством на производстве. Среди дефектов можно выделить:

Прожог. Он выглядит как отверстие в обеих деталях, сплавленные края легко отрываются.При слишком высокой силе тока, большой длительности импульса или избыточной силе сжатия металл перегревается и стекает. Для снижения риска прожога стоит снизить силу тока или прижима.
Выплески. При сильном сжатии или долговременном слабом импульсе металл выходит из расплавленного ядра, на его месте образуется пустота. При работе выплески выглядят как искры, вылетающие из точек. До известного предела выплеск не вредит, так как компенсируется сжатием деталей, но точка будет менее надежной — толщина вокруг точки неизбежно уменьшается.
Непровар. Слабый импульс, недостаточная сила сжатия, ослабление клещей при сваривании приводят к непрогреву ядра. Такая точка будет «склеена», но при нагрузке оторвется. Непровар может возникнуть, если сварные точки расположены рядом — соседняя точка выступает шунтом, через который проходит часть электрической энергии. Соответственно, она не будет затрачена на расплав металла.
Уменьшение диаметра сварки. Если импульс будет коротким или детали не будут прилегать плотно, образуется недостаточная площадь расплава. В этом случае в одной точке может быть один или несколько микрорасплавов, которые в сумме значительно слабее монолитной точки.

Трещины и разрушение основного металла. Возникают в случае отсутствия сжатия, близости точки к краю нахлесточной полосы, грязном металле. Визуально при помощи увеличительного стекла этот дефект обнаружить легко.

Исправление дефектов сварки

Диагностика точечной сварки довольно сложная процедура. Привычные ультразвуковые методы исследования не дают точной картины, поэтому на производствах с автоматизацией проводят тесты с разрушением контрольных образцов.

Выявленные дефекты исправляются следующими методами:

повторным провариванием точкой;
высверливание и последующая сварка полуавтоматом;
наружные выплески поддаются зачистке;
проковка горячей точки;
установка сварной или вытяжной заклепки.

Обозначения точечной сварки на чертежах по ГОСТ

Порядок в производстве обеспечивается правильной технической документацией. Точечная сварка имеет свое обозначение на чертеже, которое дополняется специальным буквенным кодом. На лицевой плоскости обозначаются контуры свариваемой области, и крестами места точек. На боковом разрезе точка сварки выглядит как состыкованные заштрихованные плоскости.

Покупать или сделать своими руками?

Несмотря на распространенность технологии, стоимость профессионального оборудования довольно высока. Поэтому среди домашних мастеров ходят схемы самостоятельного изготовления устройства для точечной сварки из простейшего трансформатора и механических клещей. Сделать своими руками можно как мощный аппарат для соединения 4-5 мм металла, так и ювелирный прибор, способный помочь радиомеханику. Ручная работа в гараже не требует дорогого оборудования.

Такой аппарат вполне способен варить неответственные стыки. Если же от прочности сварки зависит жизнь человека (например, кузовной ремонт), лучше приобрести заводское устройство машинной точечной сварки с пневматическим приводом клещей и настраиваемым контроллером или применить другие виды сварки.

Качество изготовления заводских аппаратов выше, они рассчитаны под конкретные задачи, прочность соединений выше, присутствует техника безопасности. Эти аппараты позволяют варить много, и настроены на работу на производствах.

Читайте также: