Контактная сварка – процесс создания монолитного сварного шва путем расплавления кромок свариваемых деталей электрическим током и последующей деформацией сжимающим усилием. Особое распространение технология получила в тяжелой промышленности и служит для беспрерывного производства однотипной продукции.

Данная технология является распространенной при серийном соединении тонколистового металла

Сегодня как минимум один аппарат контактной сварки имеется на каждом заводе, а все благодаря преимуществам технологии:

• производительность – сварная точка создается не дольше 1 секунды;
• высокая стабильность работы – однажды настроив устройство оно может работать долгое время без стороннего вмешательства, сохраняя качество работ;
• низкие затраты на обслуживание – это касается расходных материалов, рабочим элементом служат контактные электроды;
• возможность работы с машиной специалистов низкой квалификации.

Простая, на первый взгляд, технология контактной сварки состоит из ряда процедур, обязательных к выполнению. Достичь качественного соединения можно только в случае соблюдения всех технологических особенностей и требований процесса.

Сущность процесса

Для начала стоит разобраться, как работает данная система?

Суть электроконтактной сварки это два неразрывных физических процесса – нагрев и давление. При прохождении через зону соединения электрического тока выделяется тепло, которое служит для расплавления металла. Чтобы обеспечить достаточное выделение тепла сила тока должна достигать нескольких тысяч или даже десятков тысяч ампер. Одновременно с этим на деталь воздействует некоторое давление с одной или обеих сторон, при этом создается плотный шов без видимых и внутренних дефектов.

Процесс соединения связан с локальным нагревом заготовок с одновременным их прижатием

При правильной организации процесса сами детали практически не подвержены нагреву, так как их сопротивление минимально. По мере создания монолитного соединения сопротивление уменьшается, а вместе с тем и сила тока. Подверженные нагреву электроды сварочного аппарата охлаждаются внедренной технологией с применением воды.

Подготовка поверхностей

Существует множество технологий, которые позволяют обработать поверхность перед использованием контактной сварки. Сюда относят:

• зачистку от грубых загрязнений;
• обезжиривание;
• снятие оксидной пленки;
• сушку;
• пассирование и нейтрализацию.

Порядок и сами технологии обуславливаются конкретным процессом и видом заготовок.

В целом, перед началом сваривания поверхность должна:

• обеспечивать минимальное сопротивление между деталью и электродом;
• обеспечивать равное сопротивление на всей протяженности контакта;
• свариваемые детали должны иметь гладкие поверхности без выпуклостей и впадин.

Машины для контактной сварки

Оборудование для контактной сварки бывает:

• неподвижным;
• передвижным;
• подвешенным или универсальным.

Разделяют сварки по роду тока на постоянного и переменного тока (трансформаторные, конденсаторные). По способам сваривания бывают точечные, шовные стыковые и рельефные, о которых мы поговорим чуть ниже.

Оборудование может быть как стационарным, так и переносным

Все сварочные устройства точечной сварки состоят из трех частей:

• электросистемы;
• механической части;
• водяного охлаждения.

Электрическая часть отвечает за расплавление деталей, контроль циклов работы и отдыха, а также устанавливает текущие режимы. Механическая составляющая представляет собой пневматическую или гидравлическую систему с различными приводами. Если установлен только привод сжатия, то перед нами точечная разновидность, шовные имеют еще и ролики, а стыковые систему сжатия и осадки изделий. Водяное охлаждение состоит из первичного и вторичного контура, разводящих штуцеров, шлангов, вентилей и реле.

Электроды для контактной сварки

В данном случае электроды не только замыкают электрический контур, но и служат отводом тепла от сварного соединения, передают механическую нагрузку, в ряде случаев помогают передвигать заготовку (роликовые).

Размеры и форма электродов для контактной сварки различаются в зависимости от применяемого оборудования и свариваемого материала

Такое использование обуславливает ряд жестких требований, которым должны соответствовать электроды. Они должны выдерживать температуру свыше 600 градусов, давление до 5 кг/мм2. Именно поэтому их изготавливают из хромовой бронзы, хромциркониевой бронзы или кадмиевой бронзы. Но даже такие мощные сплавы не способны долго выдерживать описанные нагрузки и быстро выходят из строя, снижая качество работ. Размер, состав и другие характеристики электрода подбираются исходя из выбранного режима, типа сварки и толщины изделий.

Дефекты сварки и контроль качества

Как и при любой другой технологии, сварочные соединения должны подвергаться жесткому контролю, для выявления всевозможных дефектов.

Здесь применяются практически все и прежде всего – внешний осмотр. Однако, из-за прижатия деталей, выявить подобным способом бывает очень сложно, поэтому часть изготовленной продукции отбирается и проводится разрез деталей вдоль шва для выявления погрешностей. В случае обнаружения дефекта партия потенциально дефектной продукции отправляется на переработку, а аппарат калибруют.

Разновидности контактной сварки

Технология создания сварного пятна обуславливает разделение процесса на несколько видов:

Точечная контактная сварка

В данном случае сваривание происходит в одной или одновременно в нескольких точках. Прочность шва состоит из множества параметров.

Точечный способ является самым распространенным методом

В этом случае на качество работ влияет:

• форма и размер электрода;
• сила тока;
• сила давления;
• длительность работ и степень очистки поверхности.

Современные аппараты точечной сварки способны работать с эффективностью 600 сварных соединений в минуту. Подобная технология используется для соединения частей точной электроники, для соединения кузовных элементов автомобилей, самолетов, сельскохозяйственной техники и имеет еще множество других областей использования.

Рельефная сварка

Принцип работы одинаковый с точечной сваркой, но основное отличие заключается в том, что сам сварной шов и электрод имеют схожую, рельефную форму. Рельефность обеспечивается естественной формой деталей или созданием специальных штамповок. Как и точечная сварка, технология применяется практически повсеместно и служит дополняющей, способной сваривать рельефные детали. С ее помощью можно прикреплять кронштейны или опорные детали к плоским заготовкам.

Шовная сварка

Процесс многоточечной сварки, при которой несколько сварных соединений располагаются близко или с перекрытием, формируя единое монолитное соединение. Если между точками имеется перекрытие, то получается герметичный шов, при близком расположении точек шов не герметичен. Так как шов, с использованием расстояния между точками не отличается от созданного точечным швом, подобные аппараты используются редко.

В промышленности более популярным является перекрывающийся, герметичный шов, с помощью которого создают баки, бочки, баллоны и другие емкости.

Стыковая сварка

Здесь детали соединяют, прижимая друг к другу, а затем оплавляют всю плоскость контакта. Технология имеет свои разновидности и разделяется на несколько видов на основании типа металла, его толщины и нужного качества соединения.

Сварочный ток протекает через стык заготовок, расплавляет их и надежно соединяет

Самый простой способ – сварка сопротивлением, подходит для легкоплавких заготовок с малой площадью пятна контакта. Сварка с оплавлением и плавлением с подогревом подходит для более прочных металлов и огромного сечения. Таким способом сваривают части кораблей, якоря и тд.

Выше, описаны наиболее популярные и используемые, но есть и такие виды точечной сварки:

• шовно-стыковая осуществляется вращающимся электродом с несколькими контактами для замыкания цепи, протягивая заготовку через такой аппарат можно получить негерметичный сплошной шов, состоящий из множества сварных точек;
• рельефно-точечная деталь сваривается согласно текущего рельефа, однако шов состоит не из сплошного пятна контакта, а из многих точек;
• по методу Игнатьева в котором сварочный ток протекает вдоль свариваемых частей, поэтому давление не влияет на нагрев изделия и его сваривание.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Согласно существующего стандарта условных обозначений точечная сварка имеет следующее обозначение на чертежах:

1. Сплошной шов. Видимый сплошной шов на общем плане чертежа отмечают основной линией, остальные конструктивные элементы основной тонкой линией. Скрытый сварной сплошной шов обозначен штриховой линией.
2. Сварные точки. Видимые сварные соединения на общем чертеже отмечают символом “+”, а скрытые не отмечают вовсе.

От видимого, скрытого сплошного шва или видимой сварной точки идет специальная линия с выноской, на которой отмечаются вспомогательные условные обозначения, стандарты, буквенно-цифровые знаки и т.д. В обозначении присутствует буква “К – контактная и маленькая буква “т”-точечная, указывающие на метод выполнения сварки и ее разновидность. Швы, не имеющие обозначения, отмечают линиями без полок.

ГОСТ 15878-79 Регламентирует размеры и конструкции сварных соединений контактной сварки

Вся основная информация подается на линии выноске или под ней, в зависимости от обращенной стороны (лицевая или оборотная). Вся необходимая информация о шве берется из соответствующего ГОСТа, что указывается на сноске или дублируется в таблицу швов.

Аппарат точечной сварки позволяет производить соединение материалов различной толщины, даже очень тонких. Получаемый при этом шов аккуратен, прочен, а его качество мало зависит от профессионализма исполнителя.

1 Точечная сварка – технология быстрого соединения материалов

Точечная сварка представляет собой разновидность контактного способа сваривания. Эта технология обеспечивает соединение деталей в одной или нескольких точках, в которых происходит нагревание материала до температуры плавления пропускаемым током с одновременным приложением сжимающего усилия. После прекращения подачи сварочного напряжения и остывания зоны разогрева снимают воздействие сжатием на место соединения.

В основе технологии контактной сварки лежит тепловое воздействие на металл протекающего по нему электрического тока. Количество выделяемого при этом тепла определяется по закону Джоуля-Ленца и зависит от электрической проводимости материала (чем она меньше, тем больше нагрев). При точечном соединении напряжение подается по двум электродам, между которыми находятся свариваемые детали. Электроды изготавливают из материалов с высокой электропроводимостью, чтобы обеспечить наименьшее сопротивление в месте их контакта с соединяемыми изделиями.

В то же время, область соприкосновения деталей обладает низкой электрической проводимостью (большим сопротивлением). Поэтому проходящий через электроды и детали ток производит быстрый высокотемпературный нагрев именно места соединения изделий. Плавление материала в этой области приводит к образованию литых ядер сварочных точек. Их диаметр обычно варьируется в пределах 4–12 мм. Прочность соединения зависит как от размеров, так и структуры этих точек, определяемых силой и временем протекания сварочного тока, свойствами электродов и поверхностей деталей, усилием сжатия.

2 Особенности работы аппаратов точечной сварки

В зависимости от условий соединения деталей и мощности аппарата процесс точечной сварки характеризуется:

• малым временем протекания – от 0,01 до нескольких секунд;
• низким напряжением, подаваемым в сварочную цепь – обычно 2–3 В, может быть 1–10 В;
• большими величинами сварочного тока – как правило от 1000 А и более;
• значительным сжимающим усилием, приложенным к месту сварки - от десятков до сотен килограмм;
• малой зоной расплавления.

Различают два режима сварки:

• мягкий;
• жесткий.

Первый характеризуется плавным нагревом изделий при большей, чем во время жесткого режима, продолжительности сварки и меньших значениях протекающего тока. Длительность подачи сварочного импульса обычно составляет 0,5–3 секунды. Этот режим применяют для деталей из стальных сплавов, склонных к закалке. Помимо этого, в основном именно его используют для соединения изделий в домашних условиях, потому что в этом случае сварочный аппарат точечной сварки может иметь мощность более низкую, чем при жестком режиме. Преимущества мягких процессов по сравнению с жесткими:

• меньшие мощность потребления и нагрузка на сеть;
• менее мощные, а благодаря этому и более дешевые аппараты, необходимые для соединения изделий;
• уменьшение закалки области сварки.

Жесткий режим по сравнению с мягким характеризуется меньшей продолжительностью (обычно 0,08–1,5 с), более высокими величинами силы тока и сжимающего усилия электродов. В основном его используют для сварки сплавов из меди, алюминия и с высокой теплопроводностью, (позволяет сохранить их коррозионную устойчивость), а также деталей из разнородных материалов и неравной толщины. Преимуществами жестких режимов являются уменьшение времени и повышение производительности сварки. К недостаткам относят:

• повышенную потребляемую мощность;
• высокие нагрузки на сеть;
• сварочные машины большой мощности.

Точечная сварка получила наибольшее применение для соединения внахлест, причем обычно листовых материалов, реже используется при работах с стержневыми деталями.

Диапазон толщин изделий, свариваемых ею, варьируется от 0,02 мкм для тончайших деталей электронных приборов до 20 мм у листов металлоконструкций в судо-, автомобиле-, самолето-, машиностроении и иных промышленных отраслях. Ее преимуществами являются:

• высокая экономичность;
• отсутствие необходимости в расходных материалах (присадочных, электродах, флюсах и прочих);
• механическая прочность и надежность точечных швов;
• простота и удобство эксплуатации сварочного оборудования;
• минимальные остаточные деформации;
• аккуратность соединения;
• высокая производительность и возможность автоматизации работ (машина точечной сварки в составе автоматизированной линии способна выполнять до 600 точечных швов в минуту).

Существенный недостаток – невозможность получения герметичного сварочного шва.

3 Виды оборудования для проведения точечной сварки

Существующие аппараты в основном различаются родом подаваемого сварочного тока и формой его импульса, производимых их электрическими силовыми контурами. Исходя из этих параметров все оборудование подразделяют на нижеследующие виды:

• аппараты для сваривания переменным током;
• машины низкочастотной сварки;
• устройства конденсаторного типа;
• аппараты для сваривания постоянным током.

Всем типам оборудования свойственны свои преимущества и некоторые недостатки в техническом, технологическом и экономическом аспектах.

Аппарат точечной сварки переменным током получил наибольшее распространение. С помощью этих машин сварка осуществляется при рабочем напряжении, которое формируется из питающего напряжения электросети (220/380В) посредством сварочного трансформатора. Первичная обмотка трансформатора подключается к сети с помощью тиристорного модуля, который также обеспечивает длительность подачи электропитания, необходимую для формирования нужного сварочного импульса. Модуль позволяет не только задавать продолжительность времени работы сварки, но и управлять формой подаваемого токового импульса за счет регулирования процесса открытия тиристоров.

Вторичная обмотка, которая через электроды подсоединяется к деталям, может быть составной, выполненной из нескольких обмоток. Производя их подключение друг с другом в различном сочетании, можно изменять коэффициент трансформации, тем самым получая на рабочем выходе аппарата разные значения сварочного тока и напряжения. Помимо тиристорного модуля и силового трансформатора оборудование для точечного сваривания переменным током оснащено комплектом вспомогательных устройств – панель управления, источник питания схемы управления, логические контроллеры, реле и прочее.

Машины низкочастотной сварки и постоянным током по конструкции и принципу работы аналогичны аппаратам переменного тока. Устройства для сваривания постоянным током оснащены преобразователем переменного напряжения в постоянное.

4 Устройства точечной сварки конденсаторного типа

В устройствах конденсаторного типа электрическая энергия сначала относительно медленно аккумулируется в конденсаторе, когда осуществляется процесс его зарядки, после чего происходит очень быстрое ее расходование, сопровождающееся генерированием сварочного импульса с силой тока большой величины. Такой принцип работы позволяет проводить сварку, потребляя меньшую, чем при использовании обычных аппаратов, сетевую мощность. Это является основным преимуществом данного вида оборудования.

У конденсаторной сварки есть и другие достоинства:

• Расход энергии на каждое сварное соединение контролируется и постоянен (всегда равен величине, накопленной в конденсаторе), что обеспечивает стабильное качество результата.
• Сварка производится за очень малый промежуток времени (тысячные или сотые доли секунды) – обеспечивается концентрированное тепловыделение и минимизируется область термического воздействия. Это позволяет применять конденсаторную сварку для соединения металлов с высокой тепло- и электропроводностью (серебра, алюминиевых и , других), а также материалов, у которых теплофизические свойства резко отличаются.

Жесткая конденсаторная точечная микросварка применяется в радиоэлектронной промышленности.

5 Самодельная точечная сварка – основные принципы конструирования

При сборке простейших устройств контактной сварки, предназначенных для домашнего использования, нет острой необходимости производить точные расчеты всех параметров. Примерные значения сварочного тока, диаметра электродов, усилия сжатия и времени сварки можно взять из соответствующих таблиц. При этом следует понимать, что табличные данные являются немного завышенными (иногда заниженными, если речь идет о времени сварки) относительно тех, которые вполне подойдут для самодельных аппаратов, так как в домашних условиях наиболее востребованы мягкие режимы работы.

Прекрасная самодельная точечная сварка может получиться из микроволновки, инвертора, старенького ЛАТР. Во всех этих устройствах стоят мощные трансформаторы – основа собираемого оборудования. Переделки потребует вторичная обмотка, а первичная будет использоваться в качестве сетевой. Электроды должны быть из меди, диаметром в 2–3 раза больше толщины более тонкой свариваемой детали. Для соединения всех элементов аппарата необходимо использовать толстый многожильный медный провод в изоляции. Независимо от выбранной схемы устройства точечной сварки удобнее всего выключатель для него выполнить в виде педали. Провода, подводимые от реконструированного трансформатора к электродам, делают как можно более короткими.

Прибор точечной контактной сварки может пригодиться при сборке изделий из тонкого стального листа от 0,1 до 4 мм, для работ с металлом на СТО при рихтовке вмятин, сварке небольших деталей в гараже. Промышленные образцы устройств стоят не дешево, а вот собрать прибор контактной точечной сварки своими руками можно практически из подручных средств. Единственное, с чем придется повозиться, так это с поиском электрического трансформатора. В этом обзоре расскажем об устройстве и принципе действия прибора, схемах сборки аппарата, а также предложим несколько идей по созданию самодельного инструмента.

Читайте в статье:

Контактная точечная сварка – что это такое и где используется

Точечная контактная сварка относится к типу термомеханической сварки. Процесс работы на нем включает следующие этапы:

1. Совмещают детали в необходимом положении.
2. Прижимают их между электродами аппарата, последние выступают в качестве прижимного механизма.
3. В точке стыковки клещей подается разряд, происходит нагрев, деформируясь под воздействием тока, делали прочно соединяются между собой.

Мастеров привлекает еще и то, что приборы такого плана можно собрать буквально из хлама, а процесс сварки максимально опрятен и автоматизирован. Очень часто такие аппараты можно встретить на СТО. Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля позволяет выровнять вмятины без необходимости демонтажа элементов кузова, а также провести ремонт труднодоступных конструкций.

Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля:

Некоторые промышленные образцы способны выполнять до 600 операций в минуту. Инструмент применяется при клепании металлических конструкций до 4 мм. Такой тип пайки используется при сварке арматур, плоских и угловых сеток, а также каркасов. Таким способом удобно соединять пересекающиеся стержни или стержни с плоскими элементами: листом, полосой, швел­лером и другие конструкции.

Точечная сварка способна решить целый ряд сложных задач:

1. Обеспечивает точечное и бережное соединения изделий без перегрева лишней поверхности.
2. Способна соединить металлы разной конфигурации: черные и цветные.
3. Прекрасно скрепляет профили на сгибах, а также пересекающиеся металлические заготовки, особенно в труднодоступных местах.
4. Места сварки отличаются высокой прочностью и устойчивостью к дальнейшей деформации.

Принцип действия и устройство аппаратов точечной контактной сварки

После того, как металлические пластины, которые необходимо сварить, зажимаются электродами, на них подается кратковременный импульс электротока большой силы. Время импульса подбирается в зависимости от характеристик двух свариваемых металлов. Обычно разряд длится от 0,01 до 0,1 доли секунды.

Когда импульс проходит сквозь металл, детали расплавляются и между ними образуется общее жидкое ядро и пока оно не застынет, свариваемые поверхности необходимо удерживать под давлением.

Давление на детали снимается постепенно, если необходимо сковать листы на более глубокую толщину относительно друг друга на финальной стадии давление усиливается, это позволит достичь максимальной однородности металлов в месте сварки.

Важно! Чтобы повысить качество сварки важно предварительно обработать поверхности деталей для удаления оксидной пленки или коррозии.

Виды контактной сварки

Точечная сварка – один из самых популярных видов контактной сварки в домашних условиях. Однако, есть еще два типа сварки этой категории, которые используются чаще всего на заводах и в специализированных металлообрабатывающих цехах.

1. Шовная контактная сварка. Принцип действия шовной контактной сварки не отличается от точечной. Привычные нам щипцы заменяют специальные медные ролики. Сварка в этом случае происходит точечно, но на определенном расстоянии, а сварочный шов напоминает дорожку из отдельных сваренных участков.

   Шовная контактная сварка применяется для сварки швов, как на окружностях, так и на вытянутых крупногабаритных листах.

2. Стыковая контактная сварка. Этот тип сварки отличается большей площадью одномоментной сварки. Электрический ток переменного импульса подается на свариваемые изделия, контактирующие в стыках. Таким образом, во время подачи импульса нагрев происходит по всей площади касания, еще её называют площадью сечения. Процесс этот полностью механизирован, поэтому для самостоятельной сборки в домашних условиях не подходит.

   Схема машины стыковой контактной сварки

3. Конденсаторная сварка. По такому же принципу работает и конденсаторная сварка. Ее применяют в тех сферах промышленности, где сплавляются миниатюрные детали толщиной от 0,5 – до 1,5 мм. Такой тип сварки используется в сфере электроники и приборостроения. Преимущество в том, что она практически не оставляет следов и не прожигает металл.

   Самодельный аппарат конденсаторной сварки

Изготовление своими руками контактной сварки из микроволновки

Многие мастера задаются вопросом как из микроволновки сделать сварочный аппарат. На самом деле, самое сложное в этом процессе – разобрать и подготовить трансформатор.

Варианты самодельного сварочного аппарата точечной сварки из микроволновки:

Какие инструмент нужны для работы

Для работы нам потребуются следующие инструменты и комплектующие:

1. Трансформатор, который мы демонтируем из микроволновки. В зависимости от мощности инструмента можно использовать два или три.
2. Толстый медный провод.
3. Электроды (медные или покрытые сплавом меди), которые мы будем использовать в будущем вместо зажимов.
4. Рычаг для ручного зажима.
5. Основание для сварочного аппарата.
6. Кабели и обмоточные материалы.
7. Набор отверток и болгарка для вскрытия трансформатора.

Важно! Для бытового использования подходит электролитическая медь и ее смеси с маркировкой ЭВ.

Как подготовить к работе силовую часть установки – трансформатор

Трансформатор – сердце прибора. Самый простой способ добыть его – вынуть из старой, но еще работающей, микроволновки. Минимальная мощность устройства должна на выходе составлять 1 кВт. Такая мощность будет достаточной, чтобы сваривать контактным способом листы до 1 мм.

Для нас ценность имеет не сам трансформатор, а его магнитопровод и первичная обмотка. Вторичную обмотку необходимо аккуратно демонтировать.

Извлечение из микроволновки и создание трансформатора контактной сварки

Для того, чтобы переделать его под наши нужды, необходимо болгаркой аккуратно вскрыть по сварочному шву корпус и добраться до магнитопровода.

Далее начинаем процедуру обмотки вторичной обмотки. Чаще всего для этих целей используется многожильный провод с сечением не менее 100 мм 2. Достаточно сделать 2-3 витка,так как напряжение в этом виде сварки не велико. Важно, чтобы изоляция этого провода была термостойкой.

Объединение трансформаторов для получения аппарата большей мощности

Однако, бывают случаи, что мощности одного трансформатора недостаточно и приходится соединять несколько приборов последовательно. В этом случае провод наматывается по очереди через каждую катушку, причем число витков на каждой из них должно быть одинаковым, иначе вы рискуете получить нулевое напряжение из-за возникшей противофазы.

Важно! Чем мощнее трансформатор, тем сильнее может быть скачок напряжения в электросети при тестовом включении прибора

Определение правильности последовательно присоединенных выводов

Для удобства работы одинаковые выводы провода обычно помечают. Но если этого нет, то их можно определить, последовательно соединив первичные обмотки двух трансформаторов. Далее вольтметром проверяем напряжение.

Если вольтметр показывает показания, равные по значению, но противоположные по знаку, то необходимо изменить последовательность присоединения вторичных обмоток трансформатора. При правильной сборке трансформаторов в цепь прибор дает удвоенное показание напряжение, полученное от двух вторичных обмоток.

Как и из чего сделать электроды для контактной сварки

Электроды для точечной сварки имеют разную форму и конфигурацию. Чем мельче размером обрабатываемая деталь, тем острее наконечник электрода.

По форме электроды могут быть прямые, изогнутые, с плоским наконечником или острым. Но чаще всего в практике используются электроды с конусовидными наконечниками. Для того, чтобы устройство не окислялось, электроды соединяют с рабочими проводами при помощи пайки. Однако, все равно в процессе работы они могут изнашиваться, поэтому их необходимо подтачивать (по аналогии с карандашом).

Электрод выполняет сразу несколько функций:

1. Прижимает обрабатываемые детали.
2. Проводит токовый разряд.
3. Отводит излишнее тепло.

Для правильного изготовления электродов обратимся к ГОСТу (14111-90), в котором уже оговорены все возможные диаметры данных элементов (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 мм). Это допустимые и рабочие показатели, отступать от которых не рекомендуется.

Важно! Диаметр электрода должен быть больше или равен диаметру рабочего провода.

Из чего состоит и как работает цепь управления точечной контактной сварки

В сварочном аппарате очень важный параметр – время воздействия на металл. Для регулировки этого показателя используются следующие элементы:

1. Электролитические конденсаторы С1-С6, с напряжением заряда не менее 50 вольт. Емкость конденсаторов составляет: для С1 и С2 – 47 мкФ, С3 и С4 – 100 мкФ, С5 и С6 – 470 мкФ.
2. Переключатели П2К с независимой фиксацией.
3. Кнопки (на схеме КН1) и резисторы (R1 и R2). Контакты кнопки КН1 должны быть: один – нормально-замкнутый, другой – нормально-разомкнутый.

Для установки выключателя следует выбрать первичную обмотку, точнее, ее цепь. Дело в том, что цепь вторичной обмотки отличается слишком большим током, что может стать причиной дополнительного сопротивления и сварки контактов.

Также необходимо создать достаточную силу сжатия, которая обеспечивается рычагом. Чем длиннее будет ручка, тем сильнее давление между электродами. Не забывайте, что включать оборудование необходимо при сведенных контактах, иначе произойдет искрение и их подгорание.

Совет! Прижимной рычаг можно оснастить прочным резиновым кольцом. Он облегчит нагрузочное усилие, а резинка зафиксирует его.

Следите за тем, чтобы оборудование для контактной сварки из микроволновки было надежно зафиксировано на столе, так как усилие может привести к его падению и выходу из строя. Для самодельного сварочного аппарата, сделанного своими руками из микроволновки, необходимо предусмотреть систему охлаждения. Для этих целей может быть использован вентилятор для ПК.

Статья

Точечная сварка применяется для приваривания мелких деталей, например, это могут быть болты, зажимы, заклепки или для соединения нескольких деталей между собой. В основном аппарат для точечной сварки применяется в строении самолетов, поездов, машин и в других направлениях промышленности.

Название такого вида сварки получилось от того, что элементы соединяются между собой не полностью, а только в определенных точках. Эффективность соединения в этих местах в основном зависит от их размера. Прочность самих точек зависит от качества электродов и материала.

Принцип работы аппарата

Способов точечной сварки существует несколько, но принцип их всех заключается в одном. Сварка происходит в результате воздействия электродов на материал. Между электродами проходит ток, и детали под горячим воздействием плавятся.

Сварочная точка получается там, где металлы соприкасаются, зависит она от силы тока. Чем сильней сила тока, тем прочнее будет сварка и тем толще элементы можно соединить.

Материал для сварки можно использовать с толщиной от 0,05 до 0,8 см.

Перед началом работы со сваркой, детали нужно обязательно очистить от всех загрязнений и выбрать подходящий режим, от этого зависит качество в конечном результате работы.

Для проверки качества шва на производстве, разрушают несколько экземпляров. При качественной работе, на одном элементе останется кратер, а на другом ядро сварки. Чтобы легче это понять, посмотрите фото точечной сварки для наглядности.

Если этого не произошло, сварка выполнена не правильно, нужно увеличить время или силу сжатия. Ядро при хорошей работе должно быть в три раза толще более тонкой детали.

Если размер меньше, то элементы проварены не до конца.

Режимы точечной сварки

В продаже имеется много моделей аппаратов для точечной сварки, у каждой есть свои плюсы и минусы. Также каждая модель аппарата предназначена для определенных материалов, в инструкции точечной сварки каждой модели это указано. Но все модели можно разделить на две большие группы.

Подача жесткого тока с большой плотностью, примерное время сварки 0.3-1.6 секунды. Электрод должен быть толще на 0.4 см, чем сам свариваемый элемент.

Подача мягкого тока с небольшой плотностью, примерное время сварки 3-4 секунды. Электроды могут быть такого же размера, как толщина свариваемого элемента.

Режимы воздействия

Выделяют 2 вида воздействия на металлические элементы:

Двухсторонний. Сваркой соединяются сразу с 2 сторон большие детали, открытые соединения. Делается это с применением щипчиков, которые крепко держат деталь. Шов в результате образуется крепким, но при таком воздействии есть ограничение по размеру щипцов.

Односторонний. При таком воздействии нет шанса сварки с обеих сторон. Детали могут быть любого размера, ограничений нет.

Для наибольшего качества и прочности при односторонней сварке используют медную пластинку. Но даже при этом, качество шва будет ниже, чем при первом виде точечной сварки.

Чем хороши аппараты точечной сварки

Точечную сварку своими руками может сделать любой человек, для этого не нужно иметь особых знаний, достаточно прочитать инструкцию по эксплуатации и технику безопасности.

Также к преимуществам можно отнести:

• Сварка может проводиться с любыми металлами, даже которые быстро плавятся.
• Шов получается красивый, аккуратный, прочный, качественный в результате.
• Процесс автоматизирован, поэтому высокая производительность.
• Минимальные затраты на электроды и другие нужные аксессуары.

Аксессуары

Приобрести аппарат для сварки мало, чтобы с ним работать, необходимо купить дополнительные элементы (иногда они идут в наборе).

• Электроды и консоли, не совсем такие, как у обычной сварки.
• Клещи и пистолет для сварки, нужны при работе с мелкими элементами или в узких местах, куда трудно добраться.
• Редактирование вмятин.

Для приобретения аппарата точечной сварки нужно знать, где будет проводиться работа и с какими металлами. Этого достаточно, чтобы купить нужную модель сварочного аппарата.

Если вы не уверены в своих силах, то не нужно самому приступать к сварке, лучше обратиться к специалисту.

Фото точечной сварки

Для соединения деталей используются разные способы сварки. Одной из широко используемых видов является точечная сварка. Особенно она необходима там, где требуется соединить детали с относительно тонкой стенкой. Это относится к частям корпуса электротехнических приборов и различным конструкциям из листовой стали, толщина которых не более 2 мм.

Сварка, выполняемая точечно в одной или нескольких местах деталей, относится к разновидности контактной сварки.

Нагрев металлического сплава и его последующее расплавление при этой технологии осуществляется за счет тепла, которое возникает за счет пропускания тока по электродам через соединяемые внахлест детали в области их плотного сжатия. Для этого параллельно с пропусканием электрического тока проводится механическое сжимание электродами соединяемых частей. При тесном контакте расплавленных участков происходит их сплавление, усиленное точечным диффузным проникновением при сжатии частей металла.

Контактная точечная сварка отличается:

• мгновенным выполнением соединения (несколько секунд);
• большим значением сварочного тока (свыше 1000А);
• малым напряжением в рабочей зоне (от 1 до 10 В);
• применением сжимающего сдавливания в точке сварки (от 10 до 100 кг и выше);
• точечной областью сплавления.

Нагрев металла объясняется законом Джоуля Ленца, когда низкое сопротивление электродов обеспечивает хорошую электропроводность в месте его контакта с металлической поверхностью и усиливает силу тока в этом месте. Передавая максимально возможный ток металлическим деталям, электрод способствует их нагреву в месте соединения за счет большого сопротивления металла, препятствующего прохождению этого тока.

Максимальный нагрев в месте контакта электродов с поверхностью детали приводит к расплавлению металла в этом месте. При температуре плавления происходит образование литых точечных ядер, диаметр которых колеблется в диапазоне от 4 до 12 мм. Детали приваривают точечно в одном или нескольких местах.

При таком соединении его прочность напрямую зависит от структурного строения и размера точечного сплавления. Эти характеристики зависят от следующих факторов:

• вида используемых электродов;
• характера и силы тока при проведении сварки;
• времени воздействия тока на соединяемые детали;
• величины сжимающего усилия;
• качества, толщины и характеристик металла свариваемых поверхностей.

Этапы работы

Процесс выполнения сварки происходит поэтапно:

• Сначала создается плотный контакт деталей с помощью зажима между электродами.
• После пропускания тока через электроды проводится точечное нагревание металла до температуры плавления с образованием ядра. При продолжении пропускании тока жидкое ядро увеличивается и достигает максимальной величины. Внутри расплавленного ядра происходит межкристаллическая перестройка металла с образованием новых структурных связей.
• Одновременно проводится деформационное воздействие на зону контакта до окончательного формирования нужного размера точечного соединения. Достаточное сжимающее усилие обеспечивает плотное прижимание соединяемых частей и за счет этого происходит формирование вокруг зоны жидкого ядра уплотненного пояса, препятствующего выплескиванию расплава из зоны контактной сварки.
• Последним этапом процесса сварки является отключение тока и охлаждение жидкого ядра металла с его постепенной окончательной кристаллизацией. При этом он становится меньше по размерам. При быстром охлаждении может возникнуть остаточное напряжение, которое негативно отражается на качестве соединения. Чтобы не допустить этого, усилие сжатия электродов снижают постепенно, не прерывая сразу вместе с отключением тока после выполнения работ. Это обеспечивает правильную структуру металла без напряжения в межкристаллических связях. Иногда на последней стадии работы советуют увеличить сжимающее усилие, чтобы обеспечить полную проковку металла в месте соединения и его однородность без присутствия напряжений.

Виды точечной сварки

Соединение деталей можно проводить двумя способами: с использованием мягкого или жесткого сварочного режима.

Выполнение работ с использованием мягкого режима отличается постепенным нагревом металла соединяемых деталей с использованием умеренного по силе плотности тока (не более 100 ампер/мм 2). Время разогрева от 0,5 до 3 секунд. При таком режиме происходит меньший расход потребляемой мощности и нагрузки на сеть. Поэтому он не нуждается в повышенных требованиях к мощности. Все это ведет к небольшой степени закалки зоны нагрева. Такой щадящий режим работы хорошо подходит для соединения сталей, которые чувствительны к термообработке и подвержены быстрой закалке появлением напряжения при агрессивных условиях проведения сварочных работ.

Технология жесткого режима основана на применении тока с высоким значением плотности и большим усилием сжатия при сдавливании деталей. Ток может иметь плотность до 300 ампер/мм 2 , а усилие сдавливания колеблется в интервале 3-8 кг/мм 2 . Время воздействия значительно короче, чем при выполнении работ в мягком режиме, и может продолжаться от 0,1 до 1,5 сек.

Для такого режима требуется использовать аппарат для точечной сварки, потребляющий значительную мощность. Зато процесс соединения деталей осуществляется быстро, обеспечивая высокую степень производительности. Жесткий режим сварочных работ часто используется для соединения медных или алюминиевых сплавов, а также легированных стальных изделий с большой теплопроводностью. Работа в таком режиме помогает сохранить их коррозионную устойчивость.

Применяемое оборудование

Для выполнения точечной стыковки деталей существует много разных по виду и принципу работы устройств, которые отличаются техническими параметрами и имеют различные режимы работ.

Аппарат точечной сварки различается, прежде всего, потребляемой при работе мощностью. Он может быть в виде машины с большими габаритами и высоким уровнем производительности, но потреблять при этом большую мощность.

Также есть устройства, имеющие вид небольшого переносного аппарата, который можно использовать для проведения разовых сварочных работ в быту.

Существующие сварочные аппараты отличаются характером тока в процессе выполнения сварного соединения. Он зависит от принципа устройства и схемы электрической замкнутой цепи.

Сварочное оборудование для точечной сварки производят в виде:

• машин, которые осуществляют сварное соединение на переменном токе;
• аппаратов, использующих токи низкой частоты;
• машин, проводящих сварку в режиме конденсатора;
• машин, использующих для сварки постоянный ток.

Наибольшее применение имеет точечный сварочный аппарат, который осуществляет процесс сварки на переменном токе. В таких машинах напряжение для работы получают путем преобразования сетевого напряжения 220 или 380 вольт с использованием трансформатора, время работы которого регулируется специальным модулем, управляющим контроллером и другими приборами, включенными в схему.

Разновидностью таких машин, работающих на переменном токе, является устройство МТР-1210, работающее на пневматическом приводе. Современной установкой для точечного соединения на переменном токе является машина МТР-16053, которая имеет электронное управление процессом сварки.

Конденсаторный режим сварочных работ состоит в постепенном накоплении электроэнергии конденсатором во время его зарядки. Затем осуществляется быстрый расход этой электроэнергии при генерации большого импульса тока. Это дает возможность проводить процесс очень быстро и расходовать при этом меньшую электроэнергию и мощность. Импульсный расход электроэнергии дает максимально сконцентрированное тепло за короткий промежуток времени, что создает минимальную термическую зону соединения деталей. Примером конденсаторной машины является аппарат точечной сварки МТК-2002ЭК.

К машинам, работающим на постоянном токе, относится устройство МТВР-19053. Оно имеет особую конструкцию хоботов и вставленных в них электродов. Это дает возможность выполнять сварное соединение различных по форме и размеру деталей.

Какие электроды нужны для точечной сварки

Эффективность выполнения работ во многом зависит от характеристик электродов: их размера, формы и материала, из которого они изготовлены. Электроды для точечной сварки выполняют двойную функцию: проводят ток в область сварки и обеспечивают зажимное усилие.

Электроды бывают прямой и фигурной формы. В основном используются прямые устройства, т. к. они обеспечивают свободный доступ к точке соединения.

Форма наконечника электродов бывает плоской и сферической и характеризуется соответственно размером диаметра (d) плоского сечения или радиусом (R) сферического конца. От этих размеров зависит величина контактной площади электрода с поверхностью металлической детали, что напрямую влияет на плотность подаваемого тока и силу сдавливания деталей. От этих характеристик зависит величина полученного расплава и размеры ядра.

Электроды, имеющие сферическую форму наконечника, более устойчивы к изнашиванию и не так чувствительны в случае их неправильной ориентации к поверхности детали при установке. Поэтому их особенно рекомендуют применять для сваривания мягких сплавов на основе алюминия или других, т. к. они, в отличие от изделий с плоским сечением наконечника, не оставляют вмятин и повреждений на поверхности. На практике сферические электроды преимущественно используют при точечной сварке любых сплавов.

Размеры электродов обозначены в ГОСТе 14111-90 и имеют значения от 10 до 40 мм. Их выбор зависит от размера толщины соединяемых деталей. Рекомендуемые для определенной толщины размеры рабочей зоны электродов показаны в таблице:

* в новом варианте ГОСТа вместо значения диаметра D=12 мм, включен размер 10 мм и 13 мм.

Существенное влияние оказывает также материал, из которого изготовлен электрод. Он определяет характеристики электрического сопротивления, теплопроводности и прочности электрода при повышенных температурах. При циклических изменениях высокой температуры и нагрузки электрод подвергается повышенному износу в месте рабочей зоны. Поэтому эта часть электрода изготавливается из жаропрочных сплавов меди с высокой электропроводностью и большой проводимостью тепла.

Область применения

Точечная сварка используется в промышленном масштабе при производстве конструкций путем штамповки с одновременной точечной сварочной стыковкой. Этот способ соединения применяется в изготовлении деталей для автомобилей, самолетов, космической, сельскохозяйственной и другой техники, имеющей в конструкции профильные формы. Также такая сварка применяется для создания миниатюрных узлов в приборостроительной сфере, в том числе для производства электронных устройств, где используются детали с тонкой стенкой.