Шовная сварка и точечная сварка

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.

Что такое контактная шовная сварка?

На примере точечного либо рельефного видов, контактная сварка знакома многим сварочным специалистам.

Эти две технологии получили широкое распространение, в отличие от шовного типа.

Далее будет рассказано:

что называют контактной шовной сваркой;
ее отличия от роликового вида контактной сварки;
достоинства и недостатки шовного сваривания металлов;

А также дана более подробная информация о процессе и технологических видах работы.

Общая информация

Контактной шовной сваркой называется тип сваривания, при котором используются два вращающихся электродных ролика.

Эти электроды создают большое количество сварных точек, способных отчасти перекрывать воздействие друг друга.

Создается неразъемное соединение, которое отвечает за повышенную герметичность шва.

Сварщики, которые только осваивают профессию, часто спрашивают, в чем разница между шовным типом и роликовым.

Разгадка здесь проста – это единая техника обработки металла, имеющая два разных названия.

Ее можно называть и роликовой, и шовной, оба варианта будут верны. Ведь варианты названия не изменяют сущность процесса.

Типом шовной обработки считается также конденсаторное (импульсное) контактное сваривание.

При шовном методе действующим механизмом сваривания являются электроды-ролики. Однако весь рабочий аппарат – это более сложная система механизмов.

Его принято называть «Станок для роликовой сварки».

Такая техника обработки металла довольно проста. Необходимые детали помещаются между двумя роликами, которые сжимают и с силой прокатываются по поверхности металла.

Процесс соединения происходит благодаря проходящему в роликах току, который нагревает поверхность детали.

Правда, такая методика оптимальна только для тонких металлических листов до трех миллиметров толщиной.

Применяемые для шовной технологии сваривания ролики, кроме сжимания деталей, функционируют как электроды, а потому требуют точного выбора.

В ассортименте встречаются образцы разного диаметра. Рекомендуется использовать варианты от 150 до 20 см в диаметре.

Ролики более маленьких диаметров быстро изнашиваются, требуют частой замены. Важная роль также у материала, из которого была произведена деталь.

В этом вопросе подходящими будут медь, либо бронза всех ее типов.

Содержание

Точечная и шовная (роликовая) контактная сварка являются наиболее востребованными и распространёнными способами контактной сварки. Примерно, 90% всех сварных соединений, созданных при помощи контактной сварки, приходятся на долю точечной и шовной (роликовой) сварки, потому что в этих способах соединения деталей преимущества контактной сварки, приведённые на этой странице, проявляются наиболее полным образом. Далее рассмотрим суть, технологию каждого из этих видов сварки и необходимое для этого оборудование.

Область применения

Благодаря тому, что сварочный роликовый шов обладает повышенной прочностью и герметичностью, область применения его довольно обширная. Основная сфера использования — ёмкости из листового материала, тонкостенные цельносварные трубы, герметичные отсеки и так далее.

Чаще всего подобный вид сварки используется для создания изделий из тонких листовых материалов. Толщина листов не должна превышать 3 мм. Широкое применение имеет контактная сварка в автомобильной промышленности. Так же часто производятся герметичные оболочки, обшивки и другие металлические изделия. Такой метод имеет высокую производительность. За один час можно сварить до тысячи метров материала.

Технология

Шовная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу её технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей.

Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.

Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.

Циклограмма прерывистой шовной сварки

Прерывистая шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и прерываемом включении сварочного тока. Герметичность швов, обеспечиваемая перекрытием литых ядер сварных точек, достигается сбалансированным соотношением скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Способ прерывистой шовной сварки получил наибольшее распространение благодаря меньшему перегреву роликов и заготовок. Шаговая шовная сварка осуществляется в ходе прерывистого движения деталей (на шаг), с помощью больших величин сварочного тока, включаемого в момент остановки роликов. Характеризуется наименьшим перегревом роликов и заготовок. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Применяется для сварки алюминиевых сплавов и плакированных металлов.

Желательный диаметр электродов 150—200 мм, так как при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40—50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, бериллиевая бронзы и другие сплавы.

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.

Схема шовной 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.

Машины шовной сварки выпускаются различных модификаций

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.

Вместо заключения

Контактную шовную сварку смело можно назвать достаточно быстрым и простым способом обработки тонкостенных элементов.

Наличие разновидностей технологий позволяет использовать ее для разных металлов: как низколегированной стали, так и алюминиевых сплавов.

Качественное выполнение такой работы не требует высококвалифицированной специализации. Для нее хватит и короткого обучения с долей практики.

Промышленное применение точечной и шовной сварки

Из-за высокой производительности и качества сварных соединений, эти способы сварки являются одними из наиболее перспективных, в первую очередь, в условиях массового производства. Среди механизированных способов сварки контактная уверенно занимает первое место. Наиболее широкое применение эта сварка нашла в автомобилестроении. Не меньшее применение она находит и вагоностроении, при соединении обшивки вагона с рамой.

Другими областями массового применения являются производство комбайнов и тракторов, бытовых приборов, электроники, спортинвентаря и в строительстве при изготовлении строительных панелей, каркасов. Отдельное место точечная и шовная сварка занимает при изготовлении металлоконструкций ответственного назначения, например, при производстве современных авиалайнеров.

В приборостроении при помощи этого вида сварки изготавливают чувствительные элементы, корпуса приборов, реле. В электронике при изготовлении выводов интегральных схем, проводников, электронно-оптических систем.

Рельефную сварку используют при изготовлении арматуры железобетона, сеток, решёток, соединений крепёжных деталей и штуцеров, шипов с листами, тормозных колодок автомобилей, сепараторов шарикоподшипников и т.д.

При помощи шовной контактной сварки можно получить прочные соединения, работающие при высоком давлении и в условиях глубокого вакуума, к примеру, топливные баки автомобилей и сельхозтехники, барабаны стиральных машин, корпуса холодильников и различных ёмкостей (огнетушителей, бидонов, сифонов и др.). При этом, скорость сварки герметичных швов достигает 10-15 м/мин.

Контроль качества сварных соединений

Контроль качества сварки при шовной и точечной контактной сварке имеет особо важное значение, поскольку процесс протекает очень быстро и характер формирования соединения скрыт от внешнего наблюдения. К образованию таких дефектов в сварном шве, как непровары, могут приводить различные факторы. Это и состояние поверхностей деталей и электродов, качество сборки, непостоянство режимов сварки. Кроме непроваров, при сварке могут возникать горячие трещины, выплески металла и раковины.

Наибольшую опасность представляют непровары, они существенно снижают эксплуатационные характеристики соединения, такие как прочность и герметичность. Наружные и внутренние выплески металла ухудшают внешний вид изделия и могут засорять магистрали. Трещины и раковины могут влиять, в основном, на герметичность и, в меньшей степени на прочность, поскольку находятся вне зоны наибольших рабочих напряжений.

При контактной сварке обычно применяют комплексный контроль соединений, начиная с контроля оборудования, приспособлений, состояния поверхностей деталей и электродов, проверки качества сборки и заканчивая контролем самого сварного соединения.

Контроль готового сварного соединения достаточно сложная задача при контактной сварке. Для этого применяется радиографический метод контроля рентгеновскими лучами. С помощью этого метода неразрушающего контроля хорошо выявляются трещины, раковины, выплески.

Видео: Точечная контактная сварка

Видео: Шовная контактная сварка

Дополнительные материалы по теме:

Кол-во блоков: 17 | Общее кол-во символов: 15216
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

Контактная сварка. Сущность и основные виды

Для ручной плазменной резки применяется плазмотрон РДМ-2-66 (рис. 90). Плазмотрон состоит из головки 4, мундштука с формирующим соплом 3 и рукоятки 5. Головка резака 4 имеет водоохлаждаемый корпус, вода к которому подводится и отводится через рукава 8 Мундштук изолируется от токоведущего корпуса резиновой прокладкой. Клапанно-венгильный блок, смонтированный на рукоятке, состоит из вентиля для подачи аргона 10 с штуцером 9, рычажного клапана 6, позволяющего осуществлять резку в смеси аргона с водородом или азотом и штуцера 7. Резак имеет опорный ролик 2 и щиток 1. В кабельно-шланговый пакет входят два газовых рукава – для аргона и водорода или азота и два рукава водяного охлаждения. В одном из рукавов охлаждения проходит кабель рабочего тока сечением 10 мм 2 , который соединяется с минусом источника питания.

Плазмотрон РДМ-2-66 предназначен для ручной разделительной резки алюминия и его сплавов толщиной до 25 мм и нержавеющих сталей толщиной до 20 мм. Резка выполняется в аргоно-водородной или аргон-азотной смеси на постоянном токе прямой полярности.

Вопросы:

2. Сущность, применение и технология стыковой сварки сопротивлением и оплавлением, точечной одно- и двухсторонней сварки, шовной сварки с непрерывным и прерывистым включением тока.

3. Оборудование для контактной сварки; основные части и принцип работы контактных машин.

1. Согласно ГОСТ 2601–84 контактной называют сварку с применением давления, при которой нагрев проводится теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. В месте соприкосновения частей ток испытывает большое сопротивление, отчего выделяется значительное количество теплоты, нагревающего металл настолько, что он приходит в пластичное состояние или оплавляется. При этом свариваемые части заготовок сильно прижимают одну к другой.

Металлы с малым электросопротивлением, например медь и алюминий, труднее поддаются контактной сварке, чем сталь, которая обладает более высоким электрическим сопротивлением.

Рис. 91 Контактная сварка:

а – стыковая; б – точечная; в – шовная; 1 и 2 – свариваемые детали; 3 – медные электроды; 4 – сварной шов; 5 – сварочный трансформатор

Контактную сварку подразделяют на стыковую оплавлением, стыковую сопротивлением, точечную, шовную, рельефную и др.

При стыковой контактной сварке(рис. 91, а)соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Этим способом сваривают трубы, рельсы, цепи, сверле рабочая часть которых изготовляется из быстрорежущей стали, а хвостовик – из углеродистой и др.

При точечной контактной сварке(рис. 91, б) соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия. Электроды изготовляются полыми из сплавов меди с хромом, алюминием и другими элементами. Во время сварки они охлаждаются циркулирующей в полости водой. Точечную сварку применяют при изготовлении из тонколистового проката кабин, кузовов и емкостей для зерна, деталей обшивки и других изделий в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении.

При шовной контактной сварке(рис. 91, в)элементы соединяют внахлестку вращающимися дисковыми электродами. Шов может быть сплошной или прерывистый. Шовной контактной сваркой с непрерывными швами изготовляют, например, топливные баки. Контактная сварка высокопроизводительна, она получила широкое применение во многих отраслях промышленности в серийном и массовом производстве.

2. Стыковую сваркуразделяют на сварку оплавлением и сварку сопротивлением.

При сварке оплавлением торцы заготовок доводятся до оплавления, а при сварке сопротивлением торцы заготовок разогреваются до пластического состояния и производится последующая осадка.

Свариваемые детали 3 и 7 (рис. 92) помещают между зажимами 4 и 6,подключенными к вторичной обмотке трансформатора 8. Одну из плит 2 неподвижно закрепляют на станине 1 и изолируют от нее, а другую плиту 5 можно перемещать по направляющим станины. Перемещение плиты вместе с закрепленной деталью осуществляется в машинах при помощи рычага, штурвала, пружины, а при сварке деталей значительных размеров – при помощи механических, гидравлических или пневматических устройств.

При сварке сопротивлением заготовки, зажатые в машине, сжимаются небольшим усилием, обеспечивающим контакт свариваемых поверхностей. Затем включается ток, металл разогревается до пластического состояния, производится осадка и сварка. Место сварки имеет усиление (высадку) металла. Перед сваркой Рис. 92

заготовки зачищают и подгоняют одну к другой. Сварка сопротивлением применяется главным образом для заготовок малого сечения (диаметр до 20 мм), так как при сварке стержней больших сечений нагрев по сечению будет неравномерным. Сечения соединяемых заготовок должны быть одинаковыми по форме с мало развитым периметром (круг, квадрат, прямоугольник с малым отношением сторон). Заготовки более сложного сечения (лист, тонкостенная труба, двутавр, угольник), а также заготовки из разнородных металлов мим методом не спаривают.

Метод оплавления имеет ряд преимуществ перед сваркой сопротивлением, основные из которых следующее: поверхность стыка не требует особой подготовки; можно сваривать заготовки с сечением сложной формы и сильно развитым периметром, а также заготовки с различными сечениями; свариваются разнородные металлы (быстрорежущая и углеродистая сталь, медь иалюминий и т. п.). Недостатком сварки оплавлением является то, что увеличивается расход материала. Это особенно ощущается при использовании дорогих металлов.

При точечной сварке заготовки из тонкого листового металла (толщиной 0,2…8 мм) соединяют внахлестку.

Метод точечной сварки состоит в нагреве свариваемых деталей при прохождении тока от одного электрода через детали к другому. Происходит быстрый нагрев и расплавление металла в зоне соединения с образованием «ядра» сварочной точки, имеющей чичевицеобразную форму размером обычно 2…12 мм. Давление Р, приложенное к электродам, уплотняет металл в сварочной точке и обеспечивает прочное соединение.

На рис. 93 показана схема точечной сварки. Свариваемые листы 4 зажимают между верхним 3 и нижним 5 электродами сварочной машины, к которым через электрододержатели 2 и 6 и хоботы 1 и 7 подведен ток от трансформатора 8. Нижний опорный хобот делается неподвижным, а верхний подвижным; при сварке верхний хобот создает давление на свариваемые листы. Соприкасающиеся с медным электродом поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжают до пластического состояния или частично до расплавления внутренних слоев детали, затем выключают ток и снижают давление. В результате образуется литая сварная точка.

Точечная сварка в зависимости oт расположения электродов по отношению к свариваемым деталям может быть двусторонней и односторонней. Рис. 93

Односторонней точечной сваркой можно соединять заготовки одновременно двумя точками. По принципу односторонней точечной сварки работают многоточечные машины, которые могут иметь до 50 пар электродов.

Для получения соединения хорошего качества необходимо строго выдерживать заданные параметры режима: усилие сжатия от 2до 10 кгс/мм 2 , время протекания тока 0,01…1,5 с. Предварительно свариваемые поверхности очищают наждачным кругом, пескоструйной обработкой или травлением.

Точечная сварка может производиться и на жестких режимах. Мягкие режимы характеризуются большей продолжительностью времени сварки, плавным нагревом, уменьшенной мощностью. Эти режимы применяются для сварки углеродистых, конструкционных, низколегированных сталей и сталей, склонных к закалке. Значения основных параметров мягких режимов могут изменяться в следующих диапазонах: плотность тока – от 80 до 160 А/мм 2 ; усилие на электродах – от 1,5 до 4 кгс/мм 2 и время протекания тока – от 0,5 до 2…3 с.

Жесткие режимы характеризуются повышенной производительностью в связи с уменьшением времени сварки, увеличением усилия сжатия и концентрированным нагревом. Эти режимы применяются: а) для сварки нержавеющих сталей, так как при сварке на мягких режимах возможно выпадение карбидов в околошовной зоне, приводящие к потере коррозионной стойкости; б) для сварки алюминия, меда и медных сплавов, так как они обладают высокой теплопроводностью и для них недопустим перегрев околошовной зоны; в) для сварки ультратонкого металла толщиной до 0,1 мм.

Пределы толщин свариваемых металлов составляют в среднем 0,5…5 мм. Точечная сварка широко используется для изготовления штампосварных соединений, когда отдельные штампованные детали соединяются сварными точками. В этом случае упрощается технология изготовления сварных узлов и повышается производительность.

Признаком шовной сварки является наличие хотя бы одного электрода в виде ролика, катящегося по шву. Роликовая сварка разновидность точечной сварки, при которой точки ядра перекрывают одна другую и создают сплошной шов, между свариваемыми заготовками образуется прочноплотное соединение. При шовной сварке (рис. 94) свариваемые детали 1 также соединяют внахлестку и помещают между двумя вращающимися медными роликами (электродами) 2,через которые поступает ток от трансформатора 3 для нагрева и расплавления металла. Этими же роликами производится осадка (сжатие) нагретого металла при движении вдоль шва. Толщина свариваемых листов должна быть в среднем 0,3…3 мм. Шовную сварку так же, как и точечную, можно выполнять при одностороннем и двустороннем расположении Рис. 94

Существует два цикла шовной сварки: с непрерывным и прерывным протеканием тока.

Первый цикл применяется для сварки коротких швов из малоуглеродистых и низколегированных сталей толщиной до 1 мм, при сварке длинных швов ролики могут перегреться. Кроме того, при незначительных изменениях чистоты поверхности металла возникают прожоги или непровары. При непрерывном пропускании тока образуется большая зона термического влияния, что может привести к короблению деталей.

Второй цикл обеспечивает стабильность процесса и высокое качество Сварного соединения при малой зоне термического влияния; он применяется

для сварки длинных швов на заготовках из нержавеющих сталей, алюминиевых и медных сплавов.

Шовная сварка применяется в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Короткие швы сваривают от одного конца к другому, а длинные – от середины к концам. Роликовая сварка осуществляется на переменном токе силой 2000…5000 А. Диаметр роликов равен 40…350 мм; усилие сжатия свариваемых деталей роликами достигает 0,6 т; скорость сварки равна 0,5…3,5 м/мин.

Имеются разнообразные конструкции шовных машин, различающихся расположением роликов. В машинах для продольной сварки ролики вращаются вдоль консолей машины, а в машинах для поперечной сварки ролики вращаются в плоскости, перпендикулярной оси консолей.

3.Изготовление изделий методом стыковой сварки сопротивлением выполняют на универсальных или специализированных стыковых машинах.

Стыковая машина имеет следующие основные узлы и элементы (рис.95): станину 2, неподвижную плиту 4_, подвижную плиту 8, которая перемещается по направляющим 10 приводом подачи 9, зажимные устройства и 7, трансформатор 1, токоподводы 3, губки 5 и аппаратуру управления П.

Рис.95 Конструктивная схема стыковой машины

Для изготовления изделий методом контактной точечной сварки применяют машину для точечной сварки МТП-200-7 (рис.96), которая должна обеспечивать сжатие деталей определенным усилием и подвод к ним сварочного тока.

Рис.11 Схема точечной машины МТП-200-7:

1 – корпус; 2 – сварочный трансформатор; 3 – привод сжатия; 4 – консоли; 5 – электрододержатели; 6 – электроды; 7 – детали; 8 – подкос; 9 – кронштейн (держатель); 10 – гибкие шины; 11 – вторичный виток трансформатора

Она имеет соответственно привод сжатия 3 (рис.96) и источник тока 2. Конструктивные элементы машин: консоли 4, электрододержатели, электроды, корпус, кронштейны, подкосы. Они воспринимают значительные усилия от привода сжатия и теплового расширения металла в зоне сварки. Некоторые из них, входящие во вторичный контур машины, служат одновременно токоподводящими элементами.

Для изготовления изделий методом шовной (роликовой) сварки при крупносерийном производстве используют машину для шовной сваркиМШПР-300-1200 (рис.97).

Рис.97 Схема шовной машины МШПР-300-1200:

1 – корпус; 2 – сварочный трансформатор; 3 – привод сжатия; 4 – консоли; 5 – ролики; 6 – детали; 7 – кронштейн (держатель); 8 – гибкие шины; 9 – вторичный виток трансформатора; 10 – привод вращения ролика

Данная машина должна обеспечивать сжатие деталей определенным усилием и подвод к ним сварочного тока. Машины для шовной сварки обычно перемещают детали на шаг точек. Поэтому они имеют привод вращения роликов (рис.9).Конструктивные элементы машины – консоли 4, привод сжатия, ролики, корпус, кронштейны, гибкие шины. Они воспринимают значительные усилия от привода сжатия и теплового расширения металла в зоне сварки. Некоторые из них входящие во вторичный контур машины, служат одновременно токопроводящими элементами.

Источники тока. Контактные машины работают на переменном токе (от тысяч до ста тысяч ампер). Электрическая схема источников тока всех типов контактных машин состоит из трех элементов: трансформатора, прерывателя и переключателя ступеней мощности. Первичная обмотка трансформатора подключается к сети напряжением от 220 до 380 В; её изготовляют секционированной для изменения числа рабочих витков при переключении ступеней мощности. Вторичная обмотка трансформатора состоит из одного или двух витков (вторичное напряжение от 1 до 12 В).

Прерыватели тока. Для включения и выключения сварочного тока применяется несколько типов прерывателей: простые механические контакторы, электромагнитные (синхронные и асинхронные), электронные приборы (тиратронные и игнитронные).

Механические контакторы применяют главным образом на стыковых точечных машинах неавтоматического действия небольшой мощности. Электромагнитные контакторы применяют для cтыковой, точечной и шовной сварки на машинах малой и cpедней мощности. Электронные прерыватели обеспечивают синхронное включение и выключение тока со строго определенной длительностью импульсов тока и пауз и применяются для всех типов контактных машин автоматического действия.

Механизмы давления могут быть рычажно-педальными, моторно-кулачковыми, с пневматическими или гидравлическими приводами давления. Механизм давления служит для сжатия заготовок.

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.

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.

Читайте также: