Контактная сварка

Сваркой, согласно ГОСТ 2601-24, называется любая технология, при которой неразъемные соединения деталей получаются за счет образования межатомных связей. Подобного эффекта можно достичь не только традиционным способом, при котором заготовки греют электрической дугой, пока металл не начинает плавиться. Альтернативный вариант – приложить детали одна к другой и сдавить (возможно, с нагревом) так, что произойдет диффузия (взаимопроникновение) материалов.

Контактной сваркой называется методика соединения заготовок, при которой их подготовленные и соединенные поверхности нагреваются током малого напряжения, но большой силы, до пластичного состояния, и придавливаются одна к другой. То и другое происходит одновременно. В результате указанных действий, в зоне контакта получается сварной шов. Технология довольно распространенная в заводских условиях, т.к. очень простая, затраты невысокие (нет расходников), производительность приличная. Используется, чаще всего, при работе с однотипными деталями малых размеров или тонкими листами металла.

Контактная сварка относится к группе комбинированных (термомеханических) способов общей технологии сварки давлением.

Виды контактной сварки

Точечная

Два листа металла толщиной до 5 мм зажимаются внахлест конусными электродами из меди. После прохождения тока, материал размягчается в месте контакта. Получается сварная точка. Ее диаметр – несколько миллиметров.

Технология бывает одно- либо двусторонней. Во втором случае прочность сварки выше, но при первом может быть несколько контактных точек. Режим работы – мягкий или жесткий. Первый, с плавным нагревом и небольшой мощностью, лучше для закаленной стали. Второй, на более высоких силах сжатия и тока, применяется для легированной стали, цветных металлов, для листов разной толщины. Он более распространенный.

Рельефная

Это вариант точечной. На заготовках заранее штампуют рельефы (выступы), по ним же и соединяют детали. Особая форма электродов обеспечивает большую площадь контакта. Недостаток – нужна мощная установка.

Шовная (роликовая)

Листы металла прокатываются между электродами в виде дисков. Шов делается прерывистым или непрерывным – зависит от способа подачи тока, импульсами либо постоянно. Первый вариант выбирается для листов до 1 мм толщиной из малоуглеродистой стали. Второй лучше тем, что ролики меньше изнашиваются, а детали – не перегреваются. Третий – для алюминия, пошаговая сварка. Заготовки двигаются прерывисто, ток подается лишь во время остановки электродных кругов. Шов получается максимально герметичным.

Стыковая

Вся область контакта зажимается между электродами и нагревается. Типы стыковой сварки: сопротивлением или оплавлением. В первом случае, детали прижимаются, потом включают ток, зона соединения размягчается, ток выключают, а сжатие продолжается. Подходит для низкоуглеродистой стали, алюминия, меди. Требует идеальной подготовки поверхностей. Во втором – зону контакта сначала греют током, и только после этого детали сдавливают. Применяется для заготовок из разных материалов.

Подготовка поверхностей

Зона контакта должна быть подготовленной, чтобы обеспечить:

• Наименьшее электрическое сопротивление в точке соединения электрода с заготовкой.
• Во всей области контакта «деталь-деталь» должно быть равное сопротивление.
• Поверхности, которые стыкуются, максимально выравнивают. Их плоскости должны быть параллельными.

Подготовка выполняется различными способами. Основные операции: зачистка щеткой или напильником, после чего – выравнивание и взаимная подгонка поверхностей. Кроме того, могут применяться: удаление грязи и ржавчины, обезжиривание, зачистка оксидных пленок, пассивирование (защита от коррозии нанесением поверхностного слоя), нейтрализация и, в заключение, мойка, сушка, контроль качества.

Оборудование

Конструкция аппарата контактной сварки обусловлена особенностями технологии, которые предполагают одновременный нагрев заготовок и их сжатие. Поэтому устройство должно состоять из исполнительных механизмов двух типов:

Механическая часть

В механическую группу входят следующие узлы: системы сжатия, вращения (для роликовой), зажатия и осадки (для стыковой). А также – электроды.

Электрическая часть

Электрический блок включает в себя силовой трансформатор с регулятором напряжения на выходе. Последний переключает количество витков первичной обмотки. Также в первичной цепи есть прерыватель. К деталям ток подводится через вторичный контур. Последовательность операций, их продолжительность и т.д. задается цикличным регулятором.

Вспомогательные системы

К вспомогательным относятся пневмогидравлический блок (подача воздуха, регулировка давления, смазка, фильтры) и водяное охлаждение.

Характеристики

• Сила тока: до нескольких десятков тысяч ампер.
• Напряжение вторичной обмотки: до 15 В.
• Усилие сжатия электродов: до 100 кН.

Достоинства и недостатки

Контактная сварка отличается многочисленными преимуществами:

• Быстродействие. Для соединения одной точки достаточно нескольких секунд.
• Простота использования. В технологии нет ничего сложного. Контрольных параметров мало, шов получается прочный и долговечный.
• Экономичность. Кроме износа (медленного) электродов, прочие материалы (присадка, газ-протектор, кислород и др.) не расходуются.
• Процесс легко автоматизируется.
• Технология более безопасная, чем традиционные виды сварки.

Правда, есть и недостатки:

• Оборудование стоит дорого.
• Методика предполагает подачу тока силой 1000А и более.
• При одновременном соединении нескольких швов или многоточечной сварке, технология усложняется.

Надо сказать, что подобным способом не всегда удается соединить детали из меди или другого материала с небольшим переходным сопротивлением. А также – листы из различных металлов.