Контактная электрическая сварка

Контактная электрическая сварка относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой (сдавливанием) разогретых заготовок [1, 2,4, 18].

Характерная особенность этих процессов — пластическая деформация, в ходе которой формируется сварное соединение.

Таким образом, контактная сварка относится к термомеханическому классу сварки.

Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током, причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта. Из-за неровностей поверхности стыка даже после тщательной обработки заготовки соприкасаются только в отдельных точках (рис. 4.12).

В связи с этим действительное сечение металла, через которое проходит ток, резко уменьшается. Кроме того, на поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов и загрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличивают электросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новые точки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т. е. сварка поверхностей.

Рис. 4.12. Физический контакт

Контактную сварку классифицируют по типу сварного соединения, определяющего вид сварочной машины: стыковую, точечную и шовную.

Стыковая сварка — разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения.

Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины (рис. 4.13). Зажим 3 установлен на подвижной плите 4, перемещающейся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите 1. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются и заготовки сжимаются под действием усилия Р, развиваемого механизмом осадки.

Рис. 4.13. Схема контактной стыковой сварки

Для правильного формирования сварного соединения необходимо, чтобы процесс протекал в определенной последовательности. Совместное графическое изображение тока и давления, изменяющихся в процессе сварки, называют циклограммой сварки.

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов заготовок до оплавления и последующей осадкой — сваркой оплавлением.

Перед сваркой заготовки должны быть очищены от оксидных пленок и торцы их плотно пригнаны друг к другу. Для подгонки необходима механическая обработка торцов. Заготовки сдавливаются, металл разогревается до пластического состояния (но не расплавляется), затем заготовки снова сдавливают (осаживают). В месте сварки образуется усиление металла.

Сваркой сопротивлением соединяют заготовки из низкоуглеродистых, низколегированных конструкционных сталей, алюминиевых и медные сплавов малого сечения (до 100 мм²), так как при больших сечениях нагрев будет неравномерным.

При стыковой сварке с оплавлением детали закрепляют в зажимах машины с зазором, затем подключают электрическое напряжение. После этого детали сближают, и в отдельных точках их контакта проходит электрический ток высокой плотности. Зона соединения деталей при этом расплавляется.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а оксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуется особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением сложной формы, а также заготовки с различными сечениями, разнородные металлы (быстрорежущую и углеродистую стали, медь и алюминий и Т.Д.).

Наиболее распространенными изделиями, изготовляемыми стыковой сваркой, являются элементы трубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетонная арматура.

Точечная сварка — разновидность контактной сварки, при которой соединяемые детали свариваются поверхностями их касания в точках (зонах), сжатых электродами.

При точечной сварке заготовки собирают внахлестку и зажимают с усилием Р между двумя электродами, подводящими ток к месту сварки (рис. 4.14). Соприкасающиеся с медными электродами поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжают до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результате образуется литая сварная точка.

Некоторые типы сварных соединений, выполняемых точечной сваркой, показаны на рис. 4.15. Точечную сварку применяют для изготовления изделий из низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, алюминиевых и медных сплавов. Толщина свариваемых металлов составляет 0,5—5 мм.

Рис. 4.14. Схема контактной точечной сварки

Рис. 4.15. Типы сварных соединений точечной сварки

Шовная (роликовая) сварка — разновидность контактной сварки, при которой между свариваемыми деталями образуется непрерывный шов, путем непрерывного или прерывистого пропускания тока между вращающимися роликами.

В процессе шовной сварки листовые заготовки 1 соединяют внахлестку, зажимают между электродами 2 (рис. 4.16) и пропускают ток. При движении роликов по заготовкам образуются перекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошной герметичный шов.

Рис. 4.16. Схема шовной сварки

Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0,3—3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений и сваривают те же сплавы, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.