Точечная сварка, которая является разновидностью контактного соединения разных деталей в одно целое — это распространенная методика, применяемая на производстве. Монолитная конструкция отличается прерывистым шовным соединением в виде расплавленных точек. Такая технология применяется на многих промышленных предприятиях, использующих принцип непрерывного производства, например, на автоматизированных линиях сварки листовой стали.
Содержание
Кратко о технологии
Название произошло оттого, что во время сварки детали плотно соединяются в одной или ряде точек, прочность которых напрямую зависит размеров и процентного содержания материала заготовок. На них существенное влияние оказывают применяемые стержни: площадь контактного жала, величина тока и время его прохождения, а также сила сжатия.
С помощью точечной сварки соединяют тончайшие детали для электроники и стальные листы до 20 мм толщины, используемые в строении автомобилей, авиационной и ракетной промышленности. Применяют аналогичное соединение при создании корпусов морских, речных судов, в тяжелом машиностроении, а также при прокладке нефтяных и газовых магистралей.
[stextbox id=’alert’]Важно! Отличительной чертой этой технологии является высокая прочность, которая не зависит от уровня квалификации исполнителя, поэтому она применяется в серийном производстве различных изделий.[/stextbox]
Принцип действия
Заключается в сильном разогреве металла под воздействием электрического тока: предварительно металлические заготовки сильно сжимаются электродами из меди, обеспечивающими высокую электропроводность, при этом обеспечивается минимальное сопротивление детали и проводника.
В результате наибольшая температура наблюдается между заготовками и происходит сварка в нужной точке с диаметром от 4 до 12 мм, иногда эту методику называют импульсным соединением металлических конструкций.
Область применения
Оборудование по характеристикам напоминает споттер, но разница в том, что контакт происходит с обеих сторон изделия. Основная работа производится на уровне пояса исполнителя, чтобы исключить воздействие от мгновенного появления дуги на сетчатку глаз, а также ультрафиолетового излучения на кожу лица.
Аппараты точечной сварки легко соединяют мелкие и крупные детали с толщиной 3—4 мм, поэтому в промышленности аналогичное оборудование применяют в автомобильной промышленности на роботизированных линиях по сварке кузовов. Листы стали привариваются и к металлическому уголку, таким же образом свариваются сетки для изготовления вольеров, в которых содержатся домашние животные и птицы.
Разновидности
Контактное соединение подразделяют на две основные группы:
- Мягкие — плавный нагрев деталей с силой тока не более 100 А/кв. мм, полный разогрев в течение 0,5—3,0 сек. Небольшая потребляемая мощность, малая нагрузка на электросети, и меньшая, по сравнению с другим вариантом закалка зоны сварки.
- Жесткий вариант — меньшая продолжительность сварки, плотность тока до 300 А/мм, время разогрева находится в пределах 0,1—1,5 сек, давление электродов на деталь 3—8 кг/кв. мм. Повышенные требования к мощности и большая нагрузка на электрическую сеть. К достоинствам относится высокая производительность.
Вторая группа применяется для соединения сплавов на основании меди и алюминия, конструкций с высокой степенью электропроводности и неровной толщиной, а также высоколегированной стали.
Шовное соединение
Принцип функционирования практически не отличается от контактного варианта, только медные ролики используют в качестве электродов, поэтому шовное соединение выглядит, как ровная дорожка из отдельных точек.
Стыковой вариант
Отличается большой площадью контакта, переменный импульс подается на стыки, находящиеся в контакте, поэтому нагревание распространяется на все участки, где происходит касание заготовок. Процесс полностью автоматизирован и для использования в домашних мастерских непригоден.
Конденсаторный метод
Работает по аналогичному типу, применяется для сварки миниатюрных конструкций толщиной 0,5—1,5 мм в электронной промышленности и на предприятиях приборостроения. Следов после применения не остается и не пережигает металл.
[stextbox id=’info’]М. И. Агалаков, образование: колледж специалистов сварочных работ, специальность: сварщик 5 разряда, опыт работы с 2003 года: «Начинающие сварщики должны четко знать различия видов контактной сварки, чтобы быстро ориентироваться на производстве и уметь работать на любом аппарате».[/stextbox]
Преимущества и недостатки
Положительные качества:
- свариваются довольно тонкие изделия из легких сплавов;
- отличный внешний вид и прочностные характеристики, изделия не стареют;
- производительность до 800 контактов/минуту;
- частичная или полная автоматизация, что позволяет снижать себестоимость аппаратов, сокращать затраты на изготовление продукции и повышать продуктивность;
- экономия в расходе электроэнергии, электродов и других расходных материалов;
- процесс не требует длительного обучения персонала, доступен для работы новичкам, т. к. автоматика выполняет основную работу, а исполнитель только контролирует длину импульса с толщиной металла и точность установки электродов.
Минусы: ограничения по толщине металла.
Для качественного соединения используются конструкции не толще 7 мм, например, 2+5 мм или 3+ 4 мм, существуют установки с двумя мощными трансформаторами, но они тратят много энергии во время работы и не так рентабельны.
Устройства
Оборудование для выполнения такого вида сварки выпускают в виде:
- изделий, функционирующих от сети переменного тока;
- машин, которые используют ток низкой частоты;
- аппаратов, делающих сварку наподобие конденсатора;
- агрегатов, использующих сети с постоянным током.
По утверждению экспертов, точечный сварочный аппарат, работающий от сети с переменным током, пользуется повышенным спросом. Высокое напряжение достигается преобразованием аналогичного параметра от сети с применением повышающего трансформатора, а время его работы регулирует специальный модуль.
Какие нужны электроды?
Эффективность работы аппарата напрямую зависит от характеристик стержней: размер, форма и материала. Все электроды выполняют два вида работы: сжимают заготовки с нужным усилием и подают ток в место сварки. Подразделяют такие стержни на фигурные и прямые, которые в основном и используются на производстве. Наконечники также делаются разной формы: плоской или сферической.
Первые отличаются диаметром, а второй вариант — радиусом сферы на конце стержня. От их площади зависит контакт с поверхностью соединяемых деталей, что влияет на степень сжатия, плотность подаваемого тока, а также величина расплавленной точки и размер зернистости. Стержни со сферой на конце менее изнашиваются во время длительной эксплуатации, не особо чувствительны к неправильной ориентации относительно поверхности детали.
Из-за этих особенностей они применяются для соединения мягких сплавов из алюминия или меди, потому что не остается вмятин. Размер электродов варьируется в пределах 10—40 мм, что отражено в специальном ГОСТе, выбирают их в соответствии с толщиной соединяемых пластин.
Возможные дефекты
Дефектация подразумевает видимые или внутренние изъяны, например, к первым относятся:
- микротрещины;
- прожог;
- порыв металла;
- отрыв точки от поверхности детали;
- пережог точки до появления цветов побежалости;
- глубокие вмятины;
- нестандартная форма соединения.
Невидимые дефекты:
- не проварка поверхности;
- внутренние раковины и трещины.
Появление таких изъянов — это следствие неверно выбранной технологии сварки, неправильное охлаждение электродов, износ их поверхности. Видимые дефекты видны сразу же, после окончания сварки, а скрытые обнаружить помогает методика неразрушающего контроля.
Техника безопасности
Все виды производственных работ, особенно с применением сварки, требуют точного выполнения специально разработанных правил по охране труда исполнителей.
Средства защиты
Основная опасность заключена в поражении током или ожог от высокой температуры и искр, поэтому оборудование надежно заземляется, а исполнители используют индивидуальные средства защиты: очки и перчатки. Конструкции для управления сжатием не должны подключаться к высокому напряжению.
Во время работы оборудования появляются пары разогретого металла, негативно влияющие на здоровье исполнителя, поэтому место проведения работ должно оборудоваться вентиляцией, чтобы удалять вредные газы или применять индивидуальную защиту — респиратор.
Меры
Устройство экстренного отключения оборудования устанавливается рядом с исполнителем на расстоянии вытянутой руки, чтобы в случае опасности мгновенно отключить подачу тока. При зачистке электродов нужно исключить возможность их смещения и травмирования рук рабочего. Для исключения травматизма при работе на аналогичном оборудовании, движущиеся части должны изолироваться щитком, а на более мощных агрегатах специальными ширмами.
Собираем аппарат
Контактная сварка своими руками для домашних нужд собирается по схеме, где главная роль отведена трансформатору, например, от нефункционирующей микроволновой печи, но нужно демонтировать вторичную обмотку и вместо неё установить прочный кабель в три витка. Затем закрепляют реле и впаивают диодный мост, монтаж производят на доске из текстолита или ДСП и подключают автоматику управления. Не забывайте установить вентилятор для принудительного охлаждения.
Ферму для сжатия делают из профиля, при этом нижняя платформа является неподвижной, так как закреплена на основании, а верхняя часть играет роль прижима. Медные электроды вытачиваются, но диаметр их не должен превышать толщину кабеля вторичной обмотки. Кнопку пуска устанавливают в удобном месте.
Схема подсоединения
Чтобы сделать самодельную контактную сварку, нужен трансформатор, мощность которого не менее 1 кВт и выше, например, устройство, питающее магнетрон старой микроволновки. Как уже говорилось выше вторичная обмотка аккуратно удаляется, а вместо нее наматываем три витка толстого, не менее 1 см, медного провода в отдельной изоляции, для обеспечения силы тока до 1000 А.
Длину провода делаем наименьшей, чтобы не было повышения сопротивления. Иногда объединяют два изделия с мощностью по 0,5 кВт и запитанными от домашней сети со стандартным напряжением в одно устройство, которое будет выдавать 2В и 500А.
Примерная схема соединения трансформаторов в единую систему.
Выводы
Аппараты и агрегаты контактно-точечной сварки не требует высокой квалификации исполнителя, но меры безопасности надо соблюдать, чтобы не произошло травматизма во время работы. Для домашних нужд аппарат аналогичной сварки делается из подручных средств, если у мастера есть навыки работы с электронными аппаратами.
