Появление новых технологий и оборудования в области контактной сварки обуславливалось следующими причинами:

• применение новых материалов;
• возрастающие требования к качеству
• применение роботизированной техники, обусловленное массовым характером производства;
• новая элементная база и широкое использование вычислительной техники для создания новых типов сварочной техники.

Наглядным примером развития сварочной техники и технологий в области контактной точечной сварки является автомобильная промышленность. Идеи воплощенные в новых технологиях контактной сварки в основном разрабатывались для потребностей автомобильной отрасли и в последствии получили свое признание в других отраслях промышленности, таких, как авиационная, оборонная, машиностроение, судостроение и строительство.

Современные тенденции при производстве автомобилей связаны с повышением требований к их безопасности и экономичности, а это при производстве кузовов автомобилей требует решение двух основных задач – снижение веса и увеличение прочности конструкции кузова.

Реализация данного решения связана с применением новых материалов в конструкции автомобилей, соединение которых традиционными способами контактной точечной сварки не представляется возможным.

Точечная сварка алюминия – основы технологии

Инженеры компании Elmatech ведут активную работу по теме «Точечная сварка алюминия». Им удалось создать выгодную по цене машину для автосервиса, которая сваривает алюминий до 3 мм толщиной.

Далее – пара диаграмм, которые это подтверждают.

Пример при общей толщине листа 2 мм.

Колпачки электродов после сварки.

Компания Elmatech разработала специальные биметаллические электродные колпачки для сварки алюминия с применением которых возможно выполнить 20 точек подряд. После этого электрод зачищается.

График показывает последовательность точек при сварке алюминия с общей толщиной 3 мм.

На графике видно, что оборудование обеспечивает стабильную повторяемость и высокое качество сварного соединения. Далее приведен пример отшлифованного среза сварного соединения. Структура созданного сварочного ядра хорошо сохраняется и после 15 точек:

Для сварки алюминия с применением технологии контактной сварки в полностью автоматическом режиме фирма Elmatech создала программу, позволяющую производить контактную сварку трудно свариваемого алюминия с последовательностью от 15 до 20 сварочных точек и надежно привариваемой общей толщиной до 3 мм.

Сварочное оборудование с применением технологии адаптивной контактной сварки уже очень хорошо зарекомендовало себя для автосервиса и ремонта автомобилей.

Технология контактной сварки алюминия

Электродуговая сварка алюминия и его сплавов сопряжена со значительными трудностями, это особенно верно, когда возникает необходимость сварить алюминий и медь, алюминий и латунь. Основные сложности создают физические и химические свойства этих материалов. Контактная сварка алюминия, а также контактная сварка этого металла и медных сплавов снимает часть вопросов и является более технологичным процессом при необходимости наладить массовое производство.

Схема сварки алюминия.

Подготовка поверхностей

Ключевым моментом при получении неразъемных соединений алюминия является подготовка сварочных поверхностей перед выполнением работ. Серый цвет алюминия обусловлен наличием на его поверхности плотной оксидной пленки. Температура ее плавления превышает 2000°С, в то время как сам алюминий плавится при температуре всего 657°. Уже при 1800° алюминий кипит. Поэтому удалить оксиды выжиганием трудно.

Химические свойства алюминия.

Кроме того, оксидная пленка на поверхности алюминия является химически нейтральной. Размягчению окислов помогает раствор каустической соды, еще можно использовать бензин. Такая обработка сама по себе может привести к коррозии алюминия, поэтому растворители тщательно смывают большим количеством воды.

Вместо или в дополнение к химической обработке применяется механическое удаление оксидов. При небольшой протяженности свариваемых поверхностей это делают щеткой по металлу. Для удаления пленки на значительной площади применяют электроинструмент с насадками. Для ответственных работ и для повторяемости результатов используют шабрение.

Оксидная пленка на поверхности алюминия восстанавливается довольно быстро, поэтому ее удаление лучше производить непосредственно перед сварочными процессами. Время между очисткой и свариванием не должно превышать 10 часов.

Вернуться к оглавлению

Технология сварочных процессов

Контактному соединению подвергаются только заготовки относительно небольшой толщины. При толщине деталей более 8 мм это уже нерационально. Чем больше толщина заготовок, тем большая сила тока необходима для качественного прогрева металла в зоне контакта. Поскольку даже при совсем небольшой толщине заготовок сварочный ток измеряется тысячами ампер, то для массивных изделий ток может составлять сотни тысяч ампер. При этом возникают проблемы с охлаждением электродов. Растут и необходимые сжимающие усилия рабочих органов инструмента.

Для соединения алюминиевых заготовок применяется один из трех видов контактной сварки, это может быть шовная, стыковая и точечная сварка.

Машина для точечной сварки алюминия.

В любом из этих видов термомеханических сварочных процессов сближение атомов кристаллической решетки выполняется с помощью давления при разогреве зоны контакта посредством проходящего через нее электротока.

Алюминий является хорошим проводником тока. Наибольшее сопротивление течению тока и связанный с этим прогрев создаются именно на стыке соединяемых поверхностей. Разогретые до пластичного состояния поверхности деталей сжимаются. В результате высокой температуры материал в зоне контакта расплавляется и формируется сварочное зерно.

Виды контактной сварки отличаются способом приложения сжимающего усилия и геометрией шва. При шовной сварке поверхности зажимаются между двумя роликами, через которые пропускается переменный сварочный ток. Подача тока по времени может быть дискретной или непрерывной. Отсюда и сам шов может получаться непрерывным герметичным, прерывистым и даже точечным. Так соединяют кромки труб большого сечения, листовые материалы. Толщина заготовок при этом не превышает 3 мм. Роликовые электроды изготавливают обычно из меди. Шовная сварка алюминия требует очень мощных источников питания с прерывателями ионного типа.

Стыковая контактная сварка подходит для соединения торцов стержней, профилей, труб небольшого диаметра. Заготовки зажимаются в держателях, на них подается сварочный ток и одновременное осевое усилие. При этом большое значение имеет тщательная подготовка поверхностей: очистка, обеспечение параллельности кромок и совмещение осей заготовок. Величина сварочного тока достигает 15 кА на каждый квадратный сантиметр площади торцов заготовок.

Наибольшее распространение при соединении листовых заготовок получила точечная сварка алюминия. Ввиду низкого электрического сопротивления алюминия прогрев и расплавление металла происходят очень быстро. Продолжительность воздействия на одну точку занимает всего около 0,005 секунды и менее. Это требует быстрого сближения сдавливающих кромок инструмента. Иначе сдавливание не будет успевать за расплавлением металла. Высокая скорость разряда достигается применением в цепи питания конденсаторов.

В этом виде сварки электроды тоже изготавливают из меди. Медь и некоторые ее сплавы обладают высокой твердостью и отличной электропроводностью. Хорошо подходит для таких целей сплав ЭВ. Когда производится точечная сварка с электродами из меди, может происходить сварка меди контактных электродов и алюминия заготовки. Тогда приходится зачищать торцы электродов с удалением поверхностного слоя металла.

Вернуться к оглавлению

Биметаллические соединения

Размеры точечных сварных соединений.

При точечной сварке алюминиевых заготовок сварка меди с алюминием является нежелательным явлением, но иногда возникает необходимость получить неразъемное соединение двух металлов. Особенно часто это требуется для обеспечения надежного электрического контакта в соединении. При разъемных соединениях изолирующая оксидная пленка повышает сопротивление в месте контакта.

Электродуговая сварка меди и алюминия сопряжена с некоторыми трудностями. Температуры плавления этих веществ различны. При большой зоне расплавления алюминия медь все еще остается в кристаллическом состоянии. Эти металлы взаимно растворяются друг в друге. Из-за более раннего расплавления алюминия шов формируется из раствора меди в алюминии. При высоких концентрациях меди раствор становится хрупким.

Если в построечных условиях найти альтернативу электродуговой сварке трудно, то в заводских условиях соединение этих металлов чаще выполняют теми же контактными способами, что и при соединении алюминиевых заготовок. При контактной сварке можно обеспечить минимальное взаимное проникновение металлов и не допустить охрупчивания соединения. Хорошие результаты дает применение невысоких температур в сочетании с небольшим временем воздействия.

Плакирование, то есть покрытие алюминиевых листов чистой медью, относится к холодной сварке этих металлов. Соединение получается прокаткой с перекрытием до 70%. Так, на алюминиевую заготовку накатывают слой меди до 0,8 мм.

Для получения плакирующего слоя толщиной до 2,5 мм используют горячую прокатку с нагревом до 450°С. Операция производится в два этапа для снижения окисления медных плакирующих листов.

Контактная точечная сварка деталей из алюминиевых и магниевых сплавов

 Назначение

Настоящая инструкция распространяется на контактную точечную сварку деталей из алюминиевых сплавов типов АМг, АМц, Д16 и сплавов на основе магния типов МА1, МА8, толщиной от 0,3 до 2,0 мм.

Инструкцией надлежит руководствоваться при разработке технологических процессов, изготовлении, контроле и приемке сварных узлов.

Отступления (ужесточение или снижение требований) от настоящей инструкции могут быть внесены в технологическую документацию на изделие по согласованию с главным технологом и представителем заказчика.

Материалы, оборудование, приспособления и инструмент даны в Приложении.

Выполнение контактной точечной сварки должно производиться при соблюдении правил техники безопасности, изложенных в инструкции по ТБ.

 Материалы для изготовления электродов и подготовка электродов к сварке

Изготавливать электроды из медных сплавов марок «МК», «МСр» или «БрХЦр 0,3-0,9» ГОСТ 14111-77.

Выполнять форму контактной рабочей части электродов только сферической. Радиус сферы и диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемых деталей выбирать согласно таблице 1.

Не допускать на контактной поверхности электродов рисок, вмятин, забоин.

Зачищать шлифовальной шкуркой, в процессе сварки, электроды через каждые 15-20 точек.

Контролировать радиус шаблоном форму контактной поверхности электродов (радиус сферы). По мере износа рабочей поверхности электродов они отправляются на заточку.

Производить заточку электродов на токарном станке.

Применять фигурные электроды рекомендуется при условии отсутствия остаточных деформаций изгиба и необходимой жесткости при данном усилии сжатия.

Устанавливать электроды в сварочной машине следует без смещения и перекосов одного электрода относительно другого при полном рабочем усилии на электродах.

Производить сварку деталей неравных толщин с учетом следующего требования: электрод со стороны более тонкой детали устанавливать меньшего диаметра и с меньшим радиусом сферы, чем со стороны более толстой детали.

Хранить электроды в таре, исключающей возможность повреждения их рабочих и контактных поверхностей.

 Подготовка деталей к сварке

Удалить со свариваемых поверхностей деталей масло и другие жировые загрязнения протиркой хлопчатобумажным полотном, смоченным в бензине.

Произвести после обезжиривания дальнейшую подготовку деталей к сварке путем химического травления или механической зачистки свариваемых кромок.

Производить механическую зачистку свариваемых поверхностей деталей с двух сторон на ширину 15-20 мм стальной щеткой или шлифовальной шкуркой.

Протереть после механической зачистки свариваемые поверхности деталей хлопчатобумажным полотном, смоченным в бензине.

Использовать подготовленные согласно данной инструкции детали под сварку не позднее:

• 24 ч из магниевых сплавов;
• 72 ч из алюминиевых сплавов.

Не допускать не использованные за указанный срок материалы на сварку. Подвергнуть их повторной обработке.

Разрешить травление и зачистку одних и тех же деталей производить не более 3-х раз.

 Подготовка машины к сварке

Установить в электрододержатели машины сварочные электроды, необходимые для сварки данного узла.

Произвести включение машины и настройку всех ее механизмов с учетом требований инструкции по эксплуатации.

Установить ориентировочный режим сварки согласно таблиц 3-8 и произвести пробную сварку технологических образцов.

Изготавливать технологические образцы из материала той же марки и того же сечения, что и свариваемые детали.

Производить подготовку технологических образцов перед сваркой согласно разделу «Подготовка деталей к сварке».

Подвергнуть сварные технологические образцы внешнему осмотру, а затем разрушению в тисках.

Производить сварку и разрушение технологических образцов в следующих случаях:

• регулярно в процессе сварки деталей, через каждые 100-150 точек, но не менее одной проверки на партию деталей;
• после длительного перерыва в работе;
• после смены электродов;
• после сварки последнего в партии узла;
• на любом этапе сварки по требованию ОТК.

Считать сварку удовлетворительной, если разрушение сварного узла происходит по основному материалу с вырывом сварного ядра.

Считать прочность узла неудовлетворительной, если разрушение образца носит характер отлипания, без вырыва сварной точки.

Приступать к сварке на отработанном режиме только после получения удовлетворительных результатов механических испытаний.

 Сборка и прихватка деталей

Производить сборку деталей перед сваркой, в зависимости от сложности изделий, с использованием различных приспособлений или без них.

Изготавливать сборочные приспособления необходимые из немагнитных материалов.

Не допускать при сборке грубой подготовки деталей с образованием больших зазоров. Величины допустимых зазоров деталей различной толщины приведены в таблице 2.

Производить прихватку, в случае необходимости, на режимах, установленных для сварки данных деталей. Размеры сварных точек при прихватке и сварке должны быть равны.

Не допускать постановки клейм в местах, предназначенных для сварки.

 Сварка деталей

Наблюдать в процессе работы:

• за правильностью расположения и внешним видом сварных точек;
• за процессом сварки, наружные и внутренние выплески не допускаются;
• за стоянием и чистотой рабочей поверхности электродов;
• за давлением воздушной сети по манометру;
• за интенсивностью охлаждения токоведущих элементов вторичного контура.

Не допускать прикосновения деталей при сварке к токоведущим частям машины, с тем, чтобы избежать шунтирования тока через случайные контакты.

Ставить сварные точки, при сварке двухрядных швов, рекомендуется в шахматном порядке (для меньшего шунтирования тока).

Не допускать коробления деталей при сварке, для чего необходимо:

• при сварке деталей большой протяженности начинать сварку от середины детали к краям, при этом сначала следует ставить точки, не придающие деталям жесткость;
• следить, чтобы смещение одного электрода относительно другого под действием усилием усилия сжатия было минимальным.

Направить сваренные узлы на контроль качества сварки согласно требований раздела «Контроль качества сварки».

В таблицах 3-8 приведены ориентировочные режимы точечной сварки алюминиево-магниевых сплавов на машинах переменного тока типа «МТП», «МТПУ».

Примечания:

1. Допускать применение нахлестки меньшей, чем указано в таблице, лишь в неответственных соединениях, не оказывающих влияния на эксплуатационную надежность узла.
2. Не допускать соотношения толщин свариваемых деталей в соединении более чем 2:1.
3. Не допускать в соединение количество деталей более двух.
4. Выполнять соединение деталей следует не менее чем двумя точками.

 Контроль качества сварки

Подвергать внешнему осмотру 100 % сварных узлов и деталей, включая технологические образцы.

Производить визуальный контроль согласно требований таблиц 9 и 10.

Примечания:

1. Производить исправление дефектов аргонодуговой сваркой согласно действующих ТИ.
2. Подвергать изделия, после устранения дефектов, повторному контролю ОТК.

Примечание — Подвергать обязательному контролю ОТК узлы и детали после устранения дефектов.

 Материалы

1. Шкурка шлифовальная водостойка бумажная ГОСТ 10054-75.
2. Бензин авиационный Б70 ГОСТ 1012-72.
3. Полотно хлопчатобумажное обтирочное ГОСТ 14253-76.
4. Бензин А-76 ГОСТ 2084-77 и «Галоша» ТУ 38-401-67-108-92.

 Оборудование, приспособления, инструмент

1. Контактные сварочные машины типа «МТП», «МТПУ» или «МТПТ» мощностью от 75 до 400 кВа или МТК-5502.
2. Комплект запасных электродов к сварочным машинам.
3. Приспособления для сборки и сварки.
4. Шаблоны для замера радиуса сферы электродов.
5. Очки защитные герметичные.
6. Стол рабочий.
7. Щетки стальные из нержавеющей проволоки.

СВАРКА АЛЮМИНИЯ [технология, аппараты, осциллятор]

Несмотря на то, что алюминий обладает огромным количеством самых разных достоинств, таких, как высокая теплопроводность и электропроводность, сравнительно малый вес, [особенности сварки алюминия] в том, что она выполняется достаточно сложно и требует определенных навыков.

В настоящий момент алюминий широко используется в самых разных промышленно-индустриальных сферах.

Из него производятся различные материалы и детали всевозможного назначения, в том числе и высокотехнологичные.

Данный универсальный металл активно используется и в бытовой сфере.

Алюминий для придания необходимой формы подвергается различным видам обработки, в том числе и при необходимости сварки.

Технология сварки алюминия подробно описывается соответствующим ГОСТ, и требует от исполнителя работ точного соблюдения всех соответствующих правил.

Видео:

Для того чтобы выполнить данный вид работ своими руками, необходимо знать все особенности сварки алюминия и иметь определенный сварочный аппарат.

В настоящее время специальный аппарат для сварки алюминия можно приобрести в специализированных магазинах.

Следует отметить, что сваривание сплавов алюминия можно производить оборудованием с переменным или постоянным рабочим током, при этом перед началом работ обязательно выполняется его точная настройка.

Особенности выполнения работ

При проведении сварки алюминия, как на производстве, так и в условиях дома своими руками, необходимо соблюдать не только правила по технике безопасности и ГОСТ, но и основную технологию.

Для данного вида работ могут быть использован аппарат дуговой сварки с постоянным или переменным током работы, кроме этого, можно воспользоваться горелкой.

В некоторых отдельных случаях применяется высокотехнологичная ультразвуковая технология спаивания или осциллятор. В каждом отдельном случае схема выполнения работ будет отличаться.

Настройка аппаратов выполняется, исходя из особенностей свариваемых деталей.

К примеру, для листового и тонколистового металла настройка выставляется более точно, в отличие от того, когда соединяются мелкие элементы.

Также следует заметить, что плазменная сварка сплавов алюминия выполняется преимущественно на крупных производствах.

В свою очередь, контактная сварка алюминия достаточно часто выполняется своими руками в условиях дома.

Видео:

Газовая сварка алюминия в наше время используется достаточно редко, как и плазменная и, прежде всего, потому, что для нее требуется достаточно габаритное оборудование.

Конечно, какой метод сварки выбрать, решает каждый сам, однако у каждого способа есть свои преимущества и недостатки.

При проведении работ с использованием аппарата, работающего при переменном или постоянном токе, необходимо тщательно изолировать все провода.

При работе с газом следует проверить герметичность всех соединений. Также рекомендуется использовать защитную спецодежду и специальную маску.

Следует тщательно подготовить к сварке алюминия и рабочее место.

Те предметы, которые могут воспламениться, необходимо изолировать, кроме этого, пространство должно хорошо вентилироваться.

Для выполнения сварки алюминия, может использоваться присадочная проволока, а также некоторые другие материалы.

Непосредственно перед началом работ должна быть правильно подобрана схема выполнения сварки в соответствии с действующим ГОСТ.

Следует помнить, что алюминий достаточно плохо поддается сварке, причем вне зависимости от того, какой способ или аппарат используется.

Существуют определенные нюансы выполнения сварки алюминиевых деталей, которые обязательно необходимо учитывать при проведении соответствующих работ.

Особенно это актуально в том случае, когда соединение металла выполняется своими руками.

На фото, которое размещено ниже, показан осциллятор, при помощи которого можно варить алюминий.

Нюансы и тонкости сварки

К уникальным свойствам алюминия, которые объясняют его широкую популярность, можно отнести достаточно низкую температуру плавления, за счет чего возможна даже его пайка, а также высокую теплопроводность, которая увеличивается в расплавленном состоянии.

Он активно используется практически во всех производственных сферах.

При выполнении сварки алюминия своими руками, основной проблемой выступает его повышенная способность окисляться.

Это явление характерно и в том случае, когда проводится точечная сварка алюминия или выполняется его пайка.

В этом случае на поверхности металла начинает скапливаться тонкая пленка.

Нейтральное состояние алюминия исключает возможность использования флюсов, как при дуговой сварке постоянным или переменным током, так и тогда, когда проводится ультразвуковая сварка, и также при использовании осциллятора.

За счет высокой прочности этого металла, образование окиси на его поверхности создает определенные трудности.

Довольно часто в качестве материала для электродов, используемых для выполнения дуговой сварки алюминия, выступает вольфрам.

На фото ниже можно увидеть аппарат для выполнения дуговой сварки алюминия.

Легче всего варить алюминий теми электродами, в состав которых входит вольфрам. Кроме этого, для его сварки используется специальная присадочная проволока.

Присадочная проволока в своем составе содержит некоторые элементы, которые снижают окисляемость.

Какой материал выбрать в качестве электрода, каждый решает сам, при этом важно учитывать особенности этого металла.

Своими руками сварить поверхность тонколистового или листового алюминия можно с помощью газовой горелки.

В некоторых отдельных случаях выполнить соединение небольших деталей помогает пайка.

Непременно перед началом работ производится подготовка поверхности алюминия, которая очищается от грязи, а также обезжиривается.

Это следует делать, даже если предполагается использование сварочного аппарата, осциллятора или будет применена ультразвуковая сварка.

При этом схема работ в каждом случае будет своя, отвечающая требованиям ГОСТ. Для того чтобы швы свариваемых деталей имели высокую плотность, используется присадка — присадочная проволока.

Рекомендуется перед началом осуществления работы своими руками проконсультироваться со специалистами и выяснить все тонкости и нюансы по сварке алюминия.

На фото ниже можно увидеть, как выполняется ультразвуковая сварка алюминиевых деталей.

Способы сварки

Достаточно эффективно в домашних условиях для соединения алюминиевых сплавов использовать аргонно-дуговую сварку, которая предполагает использование электродов, основным материалом которых является вольфрам.

Вольфрам дает возможность исключить применение различных флюсов. Следует отметить и то, что вольфрам при варке алюминиевых сплавов дает некоторые технические преимущества.

При этом электрод, в основу которого входит вольфрам, может быть даже стальным, конечный результат все равно будет положительным.

Вольфрам подходит для сварки тонколистового и листового сплавов, различных деталей, при этом схема сварки достаточно простая.

Вольфрам дает возможность обеспечить защиту сварной ванны за счет своих некоторых свойств, тем самым получив на выходе качественный и плотный шов.

В этом случае предполагается использование сварочного аппарата для аргонно-дуговой сварки, работающего под постоянным током.

Достаточно хорошо материалы из алюминиевых сплавов свариваются точечным способом.

В этом случае к недостаткам можно отнести высокую теплопроводность сплавов, а также быстрое плавление металла.

Такая работа требует от исполнителя работ высокой скорости для того, чтобы используемый электрод мог перемещаться одновременно с материалом.

В некоторых случаях сплавы металла свариваются при помощи контактной сварки. В этом случае используется специальная проволока, отвечающая ГОСТ.

Видео:

При сварке сплавов из данного металла многие специалисты настоятельно рекомендуют использовать специальное оборудование — осциллятор.

Осциллятор представляет собой оборудование, которое состоит из трансформатора, специального разрядного устройства, а также контура колебания.

Любой осциллятор формирует подвод на сварочную цепь тока не только с высоким напряжением, но и с высокой частотой.

Между собой эти устройства условно подразделяются на те, которые имеют непрерывное действие и те, которые имеют импульсное питание.

Осциллятор формирует достаточно устойчивую сварочную дугу с заданными параметрами, которые отлично подходят для сварки сплавов металлов.

Следует отметить то, что осциллятор можно также использовать в инертной газовой среде.

Также для сваривания сплавов цветных металлов подходит ультразвуковая сварка, которая подразумевает использование в процессе давления.

При помощи такого типа сварки сплавов удается добиться пластической деформации шва и получить в результате устойчивое и прочное соединение.

В большинстве случаев ультразвуковая сварка используется на специализированных промышленных предприятиях, где соединяют между собой самые различные материалы из цветных металлов.

Вне зависимости от вида и типа сварки деталей из данного цветного металла, разработан определенный ГОСТ, который и регулирует порядок и правила выполнения работ.

Иногда, преимущественно на крупных производствах используется плазменная сварка. Плазменная сварка имеет свои преимущества — быстро, четко и точно по чертежу.

Но применяется плазменная сварка чаще для алюминиевых сплавов. В частности применяется автоматическая плазменная сварка, когда подается присадочная проволока.

Такая «традиционная» плазменная сварка подходит для однопроходной сварки стыковых швов, где используется присадка.

Например, такая плазменная пайка применяется при изготовлении газовых баллонов из сплава АМг5 , что позволило повысить эффективность производства за счет снижения брака.

Плазменная сварка обеспечила 100% качество сварных швов при однопроходной сварке без разделки кромок.

Некоторые нюансы

При необходимости выбрать электрод для сваривания цветных металлов, следует обращать внимание на несколько основных тонкостей.

Очень часто для этих целей используется специальная проволока.

Проволока бывает нескольких различных видов и должна полностью соответствовать материалам, которые будут скрепляться между собой.

Следует помнить, что такая проволока достаточно быстро теряет все свои полезные свойства, когда попадает на открытый воздух, особенно если он насыщен влагой.

Сама по себе проволока достаточно мягкая, а поэтому для ее подачи к рабочему пространству используют специальные роликовые механизмы.

В настоящее время проволока данного класса выпускается в соответствии с ГОСТ в специальных бухтах.

На фото, которое размещено ниже, можно увидеть проволоку, которая используется для сварки деталей из алюминия.

 Также очень часто используются прутки для сварки алюминия. В этом случае используется дуговой сварочный аппарат, работающий под постоянным током.

И в том, и в другом случае схема сварки цветного металла остается практически неизменной, за исключением некоторых деталей.

Следует помнить, что всю работу следует вести в направлении справа налево плавными движениями максимально аккуратно.

Размер дуги от поверхности металла до электрода не должен превышать двух с половиной миллиметров.

Обязательно должна подаваться специально предназначенная присадка, при этом подача должна осуществляться короткими поступательно-возвратными движениями.

Видео:

Используемый электрод и проволока должны составлять между собой прямой угол при небольшом вылете от наконечника аппарата.

В том случае, когда используются электроды на основе вольфрама, нельзя допускать даже небольших поперечных колебаний.

Особое значение следует уделить подготовке поверхности к выполнению работ.

Должна быть произведена их тщательная зачистка механическим или химическим способом, кроме этого, при помощи некоторых составов следует обезжирить металл.

Также рекомендуется прогреть заготовки. Это необходимо и в том случае, когда выполняется пайка.

Вообще пайка чем-то схожа с варкой металла, однако есть несколько нюансов.

Пайка выполняется с использованием флюсов и припоя, притом, что образует достаточно прочное сцепление металлов.

И пайка, и варка цветных металлов должны выполняться не только в соответствии с общепринятой технологией, но и по строго установленным правилам.

Используемые для этого аппараты и оборудование необходимо правильно настроить в соответствии с выбранными режимами и техническими особенностями заготовок.

Также следует внимательно подбирать электроды и присадочные материалы, которые должны удовлетворять требованиям ГОСТ и удовлетворять оборудование.

Видео:

Особое внимание необходимо обратить на соблюдение правил по технике безопасности, особенно если работа выполняется в условиях дома.

Следует использовать специальную защитную одежду, которая поможет защитить кожные покровы от раскаленного металла. Также в процессе работы следует использовать маску.

Если всю работу выполнять в соответствии с технологией и установленными правилами, то шов получиться не только ровный и плотный, но и максимально качественный.

В любом случае, к работе следует подходить максимально собрано и ответственно, учитывая все тонкости и нюансы, и тогда сварочный процесс будет легким.

Что такое контактная сварка

Впервые контактной сваркой, как методом соединения металлов, воспользовался английский физик Уильям Томсон в 1856 г. Сейчас технология активно применяется в машиностроении, авиастроении, выпуске корпусов различной техники, авторемонте и т. д. Метод сварки один из наиболее быстрых, легко автоматизируется, качество соединения не зависит от опытности сварщика. Рассмотрим принцип работы аппаратов контактной сварки, виды этого метода, необходимые расходные материалы.

В этой статье:

Принцип работы аппаратов контактной сварки

Аппараты контактной сварки имеют электрическую и механическую часть. Электрическая состоит из источника тока, который понижает напряжение (V) и повышает количество ампер (A). Сварочный ток достигает сотен и даже тысяч ампер, благодаря чему происходит быстрый нагрев и прочное соединение. Механическая часть реализована в виде сварочных клещей и обеспечивает сведение сторон, их прижим в месте, где требуется соединение.

Сварка происходит следующим образом:

1. Две заготовки (прутки, пластины и пр.) сводятся клещами друг к другу до соприкосновения в одной точке
2. На концах рабочей части клещей расположено два медных электрода, обладающих разной полярностью. К ним подается сварочный ток
3. Дуга не загорается, поскольку детали плотно сведены друг к другу. Сварочная маска не требуется
4. За счет прохождения тока от минуса к плюсу в месте стыковки возникает повышенное сопротивление, ведь стороны просто сведены
5. От этого поверхность в месте соприкосновения начинает нагреваться. Электрическая энергия преобразуется в тепловую.
6. Нагрев длится до тех пор, пока поверхность сторон не станет пластичной. За счет прижима клещами происходит смешивание металлов на уровне кристаллической решетки
7. После этого сварочный ток отключается, а тепло быстро рассеивается по остальной части изделия
8. Стык остывает и получается неразъемное соединение без видимого шва и присадочного металла

Длительность подачи сварочного тока и его сила настраиваются в зависимости от толщины соединяемых сторон. Например, для контактной сварки двух прутков сечением 1.5 мм (1.5+1.5), понадобится сила тока 1500 А и продолжительность воздействия 1-2 секунды.

Виды контактной сварки

Хотя принцип действия везде один, ГОСТ 15878-79 выделяет несколько разновидностей контактной сварки. Они определяют размеры соединения, прочность стыка, области применения. Оборудование для разных видов контактной сварки тоже имеет свои особенности.

Точечная сварка

Подразумевает соединение металла путем плавления в одной точке. В зависимости от оборудования и исполнительных механизмов подразделяется на:

Рельефная сварка

Разновидность точечной сварки, но отличается формой свариваемой поверхности. Вместо плоских сторон деталей, в заготовках заранее создаются выпуклости (выступающие полусферы, шпильки). Они предусматриваются еще на этапе литья деталей. Затем стороны соединяются между собой, к ним подводится электрический ток и выступающие части плавятся, образуя точечные соединения. Возможны длинные кольцевые или продольные швы этим методом, если изначально предусмотреть рельеф нужной формы.

Метод сварки наиболее востребован в машиностроении, поскольку обеспечивает прочное соединение, чем обычная точечная сварка.

Шовная сварка

Разновидность контактной сварки, при которой выполняются длинные продольные швы. В отличие от рельефной, ток подается не на изделие, а на два подвижных ролика. Они располагаются над и под листовыми заготовками. Металл, оказавшись между ними, нагревается от прохождения тока, и соединяется. По мере продвижения роликов образуется сплошное шовное соединение.

Существует несколько техник выполнения шовной сварки контактным способом:

Ролики в сварочных аппаратах контактной сварки могут быть оба ведущими или один ведущий, а второй — ведомый. Последний движется за счет протягивания заготовки. Метод подходит для сборки бочек, емкостей.

Стыковая сварка

Реализуется одним из двух способов: сопротивлением или оплавлением. Стыковая сварка сопротивлением подразумевает подвод тока к двум деталям, сжатым с усилием. В месте стыковки образуется сопротивление и повышенный нагрев. Затем сжатие резко усиливают (происходит осадка деталей) и получается стыковое соединение.

Контактная стыковая сварка оплавлением проводится путем сведения двух заготовок стыками между собой. К деталям подается сварочный ток, разогревающий торцы изделия. После этого силу тока снижают, но продолжают подавать электричество. В местах контакта происходит оплавление и получается сварочное соединение. Если держать стороны сведенными дольше и одновременно подавать сварочный ток, жидкий металл даже выступит наружу из зазора, а шов станет сплошным. Этот метод обеспечивает более прочное соединение и экономию электроэнергии, чем технология соединения сторон сопротивлением. Подходит для сварки арматуры встык.

Подготовка поверхностей

При выполнении контактной сварки качество соединения отчасти зависит от правильности подготовки поверхности. Чтобы стороны надежно сварились между собой, необходимо обеспечить их плотный прижим. Для этого убирают мусор, окалины, грязь и ржавчину в месте стыковки, а также на соседней зоне, расположенной в этой плоскости (там, где выступающий мусор помешает сведению сторон). Коррозию зачищают шлифовальными машинами.

Контактной сваркой разрешено соединять стороны, у которых толщина не отличается друг от друга более чем на 15%. Иначе одна пластина разогреется сильно, а вторая не успеет прогреться — соединение будет слабым, возможны деформации изделия.

Для стыковой сварки методом сопротивления плоские стороны требуется подогнать между собой по форме, чтобы не было просветов. Жаропрочные стали и легированные нуждаются в обезжиривании.

Дефекты сварки и контроль качества

Непровар

Сварная точка уменьшенного диаметра

Перегрев материала

Хотя шва, в его классическом понимании здесь нет, у соединения возможны дефекты. Один из них — это непровар. Точка обеспечивает схватывание сторон, но при динамических нагрузках “склейки” оказывается недостаточно и стык распадается. Чаще всего дефект наступает из-за слишком короткого импульса сварочного тока или недостаточной силы тока.

“Родственный” непровару дефект — сварная точка уменьшенного диаметра. Соединение выполнено путем перемешивания материалов на уровне кристаллической решетки, но диаметра точки недостаточно, чтобы удержать стороны определенной толщины и веса под нагрузкой.

Противоположным дефектом является перегрев материала. Если подать повышенный сварочный ток или передержать изделие клещами, точка может разогреться очень сильно. Это приведет к уменьшению толщины металла в зоне контакта, выдавливанию жидкого металла в стороны, деформациям поверхности. При сильном перегреве возможны прожоги, когда вместо сварной точки будет дырка.

Контроль качества осуществляется визуальным путем. Сварщик или уполномоченное лицо осматривает поставленные точки через лупу на предмет трещин, деформаций, выдавливания металла.

Методом разрушающего контроля испытываются тестовые образцы. Сваренные точками стороны пытаются разделить зубилом и молотком, провернуть между собой, оторвать монтировкой. После отрыва исследуют стороны. Качественное соединение будет иметь следы разорванного металла однородной структуры без пор и трещин. Затем, установив на каком режиме выполнялось соединение с приемлемым качеством, подобные настройки применяют для серийного выпуска продукции.

Машины для контактной сварки

Машины для контактной сварки бывают ручные (переносные), подвесные, настольные и напольные. Во всех имеется:

Источник видео: Telwin Viet Nam

Сварочные клещи подойдут для сборки корпусов и кузовов, чтобы подлазить к труднодоступным местам. Такие аппараты удобны для транспортировки и даже работы в полевых условиях. Машины контактной сварки востребованы в цехах, мастерских, чтобы вести серийный выпуск изделий. С ними возрастает скорость производства и качество соединений. Есть версии с полностью ручным управлением (время прижима задает мастер) и с автоматическим (после установки силы тока и длины импульса машина сама сжимает изделие и выполняет сварку).

При выборе машин контактной сварки обращайте внимание на следующие параметры:

Еще при выборе обращайте внимание на размер плеч сварочных клещей. Длина определяет, как далеко от края листа получится выполнить сварочное соединение. Высота раскрытия клещей влияет на способность заводить в них неровные конструкции с выступающими частями.

Немаловажен бренд оборудования. Практика показывает, что установки марок Foxweld, Telwin надежно служат в самых суровых производственных условиях.

Расходные материалы

Среди расходных материалов для машин контактной сварки и сварочных клещей чаще всего требуют замены только медные электроды. Медными они кажутся снаружи, а на самом деле отливаются из кадмиевой или хромовой бронзы. Расходники рассчитаны на температуру 600 градусов и давление 5 кг\мм кв.

От работы они перегреваются, оплавляются, деформируются. При замене электродов подбирают аналогичные по длине и диаметру. Порой может понадобиться заменить комплект плечей. Тогда можно купить такие же или с большей длиной, высотой раскрытия. Есть плечи с воздушным и водяным охлаждением.

Меры предосторожности

Контактная сварка — это разновидность электрической сварки, поэтому нельзя вести работы в мокрой одежде, сырых рукавицах. Прижим клещами осуществляется с большой силой, поэтому важно следить, чтобы между электродами не оказались пальцы. Хотя сварочной дуги здесь нет, при неплотном сдавливании сторон возможны искры. От таких вспышек глаза будут уставать, поэтому сдавливайте изделие плотно и только потом включайте подачу тока (касается машин с ручным приводом).

Следите за целостностью кабелей, не допускайте потертостей, оголенных токоведущих частей. Важно, чтобы машина контактной сварки была заземлена. Следите, чтобы ручки и держаки были заизолированы.

Сварщик должен устойчиво стоять на ровном месте, а органы управления (педаль или кнопка) располагаться в легком доступе.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Если работаете с чертежами, то пригодится знание обозначений контактной сварки. На рисунке она изображается крестом (+), указывая на место соединения сварочной точкой. Стрелкой делается вынос ГОСТа 15878-79 с дополнительным указанием вида соединения (“К” — контактная, “т” — точечная). Если шов видимый, то письменные данные приводятся над линией (полкой) выноса, а если шов невидимый — под линией.

На практике такое соединение невозможно. Сила тока расплавит сторону 5 мм или не прогреет 10 мм. Чтобы качественно соединить контактной сваркой две детали с такой разницей в сечении, необходимо сточить толщину стороны 10 мм до 6 мм в месте простановки сварных точек.

Сперва нужно потренироваться на черновых образцах такого же сечения, что и основное изделие. Поэкспериментируйте на разных токах, добившись неразрывного соединения, которое не будет иметь выраженных внешних деформаций. С подобранными настройками переходите к сборке изделия.

Да, подходит. Но сперва нужно удалить оксидную пленку. Это достигается механическим путем (болгаркой, щеткой по металлу) или химическим (травлением).

Удобнее с ножным. Две руки остаются свободными для подачи и поддержания заготовок, производительность выше.

Циклом называют процесс сжатия деталей, подачу импульса сварочного тока, снятие давления, выключение тока.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

Сварка алюминия и меди

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Диаграмма состояния алюминий – медь свидетельствует, что в этой системе существует ряд устойчивых при комнатной температуре химических соединений: Θ-фаза (AI₂Cu), η-фаза (AICu), ε₂-фаза, δ-фаза (AI₂Cu₃), γ₂-фаза (AlCu₂), γ-фаза (AI4CU9), Они характеризуются высокой твердостью и низкой пластичностью. При комнатной температуре медь обладает сравнительно малой растворимостью в алюминии, несмотря на сходство в кристаллическом строении этих металлов.

Другие страницы, по теме

Сварка алюминия и меди

:

В сравнении с сочетанием алюминия с другими металлами (например, никелем, железом) для взаимодействия алюминия с медью характерны большие скорости роста прослоек интерметаллидов и малая продолжительность латентного периода. Температурная зависимость последнего имеет вид

τ_п = 3,8 * 10^-8 ехр(130 / RT).

Кинетика роста промежуточных фаз описывается уравнением

у =9,1*10⁵ ехр(100 / RT)_τ – 3,46 * 10² ехр(30 / RT).

Эта зависимость хорошо согласуется с экспериментальнымиданными.

Наличие латентного периода позволяет получать высококачественное соединение непосредственно алюминия с медью, такими методами сварки давлением, которые используют относительно невысокие температуры при малой продолжительности воздействия. Отмеченные закономерности возникновения и роста интерметаллидных прослоек ведут к тому, что для каждого способа существует достаточно узкий диапазон значений технологических параметров режимов сварки и температурновременных условий эксплуатации биметаллического соединения. Работа биметалла Аl + Cu допускается при температуре, не превышающей 400^oС, во избежание интенсивного роста диффузионного слоя и резкого ухудшения механических свойств. При нагреве выше указанной температуры в соединении алюминий + Л96 по мере ее роста и увеличения продолжительности выдержки образца идет образование δ-фазы, которая диффундирует в латунь, в результате чего появляются γ₂-фаза и α-твердый раствор. Насыщение δ-фазы с другой стороны алюминия ведет к образованию Θ-фазы.

В связи с тем что существуют достаточно пластичные сплавы системы Аl – Cu, содержащие до 7 % Cu, и бронзы с содержанием до, 10% Аl перспективно такое ведение процесса сварки плавлением, когда содержание меди в сварном шве не будет превышать 6 … 8 %.

Хорошей растворимостью в рассматриваемых материалах обладают серебро, цинк, кремний. Их бинарные диаграммы состояния достаточно просты. При нормальной температуре алюминий с цинком и кремнием являются двухфазными, образуя эвтектику. В системе AI – Ag установлено существование α-, β-, γ-, δ-фаз и соединения Ag₃Al. Серебро хорошо растворимо как в алюминии, так и в меди. Содержание цинка в алюминии при 275^oС составляет 31,6 %, в меди – 38 % (454^oС). Растворимость кремния в алюминии 1,65 % (577^oС), в меди – 5,2 % (548^oС).

Склонность к образованию химических соединений – основной осложняющий фактор при сварке алюминия с медью. Особенности сочетания физических свойств меди и алюминия таковы, что в большинстве случаев не вызывают дополнительных осложнений. Так, разница в 1,5 раза коэффициентов термического расширения не при водит к опасности разрушения соединения, так как оба материала высокопластичны. При изменении температуры оба материала проявляют одинаковые тенденции к изменению механических свойств, при низких температурах сохраняют высокую пластичность. Коэффициент тепло- и температуропроводности меди с повышением температуры в диапазоне 0 …600^oС несколько снижается, а для алюминия возрастает почти в 2 раза в диапазоне 150…600^oС. При 500^oС значение коэффициента теплопроводности выравнивается, а при дальнейшем росте температуры значение этого параметра для алюминия становится выше.

Оксиды меди менее химически стойки. Упругость паров диссоциации для Cu₂O при 727^oС составляет 1,8 . 10^-1 Па, для CuО при 900^oС равна 1,18 . 10^-3 Па, для АI₂O₃ при 727^oС 1,5 . 10^-15 Па. Толщина оксидной пленки на меди в 1,5 – 2 раза больше, чем на алюминии. На воздухе при нагреве СuО стремится перейти в Сu₂O.

Сварка алюминия и меди проводится различными методами сварки давлением и плавлением.

Сварка давлением осуществляется методами холодной сварки, прокаткой, трением, ультразвуком, диффузионной, магнитно-импульсной, взрывом.

Холодная сварка алюминия и меди применяется главным образом для местного плакирования алюминиевых деталей медью (токоведущие элементы трансформаторов, шинопроводы, токоподводы к электролизерам) точечной сваркой, получения стыковых соединений проводов, шин и других элементов компактных сечений. Материал заготовок – технически чистая медь и алюминий.

Методом холодной прокатки получают биметаллические листы, полосы (карточная и рулонная прокатка). Степень обжатия при сварке прокаткой 60 … 75 %.

В связи с необходимостью создания в зоне соединения направленного течения металла эта специфика процесса налагает определенные ограничения на соотношения толщин исходных заготовок. В связи с этим получить листовой материал при толщине >4 мм и малой толщине плакирующего слоя затруднительно или невозможно. Для электротехнической промышленности получают слоистый материал с минимальной толщиной медного покрытия 0,1 … 0,8мм.

При местном плакировании медью алюминиевых деталей точечной холодной сваркой глубина вдавливания пуансона в 2 – 3 раза превышает толщину плакирующей меди. Особых ограничений на толщину алюминиевых деталей в этом случае нет. Недостаток метода наличие вмятин от инструмента на поверхности детали.

Принципиальных ограничений на размеры сечений при сварке встык, кроме возможностей самого оборудования, нет. Реально сваривают элементы с площадью сечения до 1000 мм ². Техника подготовки и сварки не отличается от общих технологических закономерностей холодной сварки.

При этом способе сварки образование интерметаллидов исключено, так как процесс идет без предварительного нагрева.

Более широкая номенклатура толшин и материалов заготовок для изготовления слоистых листов может быть получена горячей прокаткой. Заготовки при этом нагревают до 450°С. Для защиты металла (меди) от окисления используют двухстадийный процесс: предварительное обжатие при первом проходе на 65 …80 % от суммарного обжатия для уменьшения контакта с воздухом рабочей поверхности медной заготовки; прокатку нагретого пакета в вакууме, вакуумированных конвертах, аргоне.

Распространен способ горячей про катки, когда нагреву подвергается только алюминиевая заготовка, а холодные плакирующие медные листы накладываются непосредственно перед операцией обжатия. Такой прием снижает степень окисления. Обжатие ведется двухстадийно: на первом проходе 40.. .45 %. Суммарное обжатие 75 %.

Горячей прокаткой получают плакированный алюминий при толщине медного слоя 1,5 … 2,5 мм. Для улучшения механических свойств (повышения предела прочности >100 МПа и угла загиба до 110… 180°) многослойные листы подвергаются термической обработке при температуре 250…270^оС в течение 2 … 8 ч.

Положительные результаты дает использование барьерного слоя из аустенитной стали (12Х18Н10Т), позволяющего избежать охрупчивание и сохранить прочность алюмомедного листа даже после нагрева до 500^оС.

При сварке трением и ультразвуковой номенклатура свариваемых алюминиевых и медных сплавов шире. Основная особенность, присущая этим методам, состоит в том, что в силу их специфики из зоны соединения непрерывно идет эвакуация нежелательных продуктов взаимодействия материалов (интерметаллидов). При сварке трением меди со сплавом АМц на шлифах наблюдается прерывистая узкая (1,5 мкм) зона интерметаллидов.

Сварка трением налагает ограничения на конфигурацию сечения заготовок.

Для получения высококачественного соединения необходимыми условиями являются перпендикулярность поверхности торца к оси заготовки и предварительное снятие наклепа путем отжига, удаления окалины и обезжиривания трущихся поверхностей. Алюминиевую заготовку размещают в осадочной матрице, что позволяет компенсировать различия в пластических свойствах свариваемых материалов. Цикл давления – ступенчатый. Проковка дает дополнительные возможности разрушения и частичной эвакуации из плоскости стыка интерметаллидной прослойки. Для диаметров заготовок 20 … 30 мм давление при нагреве и осадке соответственно 30.. .40 и 110…200 МПа. Суммарная осадка 14 …20 мм. Получаемое соединение при испытаниях разрушается по алюминию.

При ультразвуковой сварке соединение выполняется внахлестку точками или непрерывным швом. В силу специфики процесса толщина заготовки, со стороны которой подводятся колебания, ограничена величиной порядка 1,2 … 1,5 мм из-за гистерезисных потерь в толще материала.

Диффузионная сварка меди с алюминием и некоторыми его сплавами дает доброкачественные соединения при максимально возможном ограничении температуры нагрева, времени сварки и при использовании барьерных подслоев и покрытий. В качестве материала таких слоев можно использовать цинк, серебро, никель.

При сварке взрывом из-за кратковременности взаимодействия материалов при высоких температурах интерметаллиды не успевают образоваться или их количество незначительно. Сварные швы обладают высокими механическими свойствами. Прочность соединения при этом выше прочности основного материала в результате наклепа и большей протяженности поверхности сцепления из-за ее волнистости. Процесс позволяет получать нахлесточные соединенная в различных вариантах по практически любой площади. Ограничения налагаются на максимальную толщину метаемой заготовки из-за опасности ее разрушения при образовании второго перегиба в процессе деформирования под воздействием продуктов разложения взрывчатых веществ (ВВ). Ограничения на минимальную толщину заготовки связано с появлением нестабильности процесса детонации при чрезмерном уменьшении толщины слоя ВВ.

Магнитно-импульсная сварка алюминия и меди имеет схожую со сваркой взрывом при роду образования соединения, что позволяет получать доброкачественные соединения с минимальным количеством интерметаллидной фазы. Наиболее просто свариваются телескопические соединенная. Толщина и диметр заготовок ограничены возможностями оборудования (главным образом емкостью конденсаторных батарей, долговечностью индуктора). Реально сваривают трубные заготовки диаметром до 40 мм при толщине стенки порядка 1,0 … 0,2 мм.

Сварка плавлением может осуществляться только в том случае, когда обеспечивается в основном плавление алюминия. Это может позволить получать в шве металл с ограниченным (6 … 8 %) содержанием меди, что обеспечивает оптимальное сочетание свойств соединений. Основные пути решения задачи: применение рюмкообразной разделки кромок, снижение опасности перегрева металла в корне шва, легирование металла шва рением, цинком, использованиебарьерных подслоев.

Нанесение на медную кромку электролитическим путем слоя цинка толщиной порядка 60 мкм при аргонодуговой сварке позволяет снизить содержание меди в шве до 1% и в 3 – 5 раз уменьшить протяженность интермегаллидной прослойки со стороны меди (до 10 … 15 мкм). Кромка медной заготовки при этом разделывается под углом 60°. Введение цинка через присадку при аргонодуговой сварке под флюсом при водит к тому, что содержание меди ≤12 %, а количество цинка в шве может достигать 30%. Соединения, получаемые в таких случаях, разрушаются при испытании по алюминию вдали от шва.

Электролитическое нанесение на медную кромку слоя олова или цинка при сварке металла малой толщины (3 … 8 мм) позволяет получать хорошие соединения, так как слой покрытия, выполняющий роль барьера, кроме того создает перед движущейся волной жидкого металла прослойку, облегчающую смачивание поверхности расплавом алюминия.

Есть опыт создания более сложных покрытий: нанесение электролитическим путем на медную заготовку слоя никеля толщиной порядка 50 мкм и затем алитирование в расплаве алюминия (Т = 810 …820^оС, время 10 … 20 с). Возможно покрытие поверхности меди оловом или свинцово-оловянистым припоем методом лужения.

Легирование шва кремнием при аргонодуговой сварке проводят через присадочный металл (проволока типа АК5).

Применение более жестких режимов сварки, чем необходимо для сварки алюминия, способствует получению удовлетворительного качества соединения. С уменьшением скорости сварки увеличивается переход меди в шов, растет время пребывания зоны контакта материалов при температуре интенсивного роста интерметаллидов. Рекомендуется выбирать погонную энергию из соотношения: q / V = (18,8 … 20,9)δ, где δ – толщина свариваемого материала.

Смещение электрода в сторону более теплопроводной меди должно составлять (0,5 – 0,6) δ.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

Контактная точечная сварка алюминия переходит на производственную линию

Компания Georg Fischer Automotive использует инновационный процесс контактной точечной сварки от Fronius для соединения литых под давлением алюминиевых деталей в дверной раме автомобиля на Porsche Panamera.

Размещено: 16 мая 2012 г.

На каждую дверь автомобиля профессионалы GF приваривают 16 точек диаметром точно 5 мм за цикл примерно 100 секунд.(первый вид)

На каждую дверь автомобиля профессионалы GF приваривают 16 точек диаметром точно 5 мм за цикл примерно 100 секунд. (второй вид)

Соединения, выполненные точечной сваркой, имеют идентичное и точно воспроизводимое высокое качество. (первый вид)

Соединения, выполненные точечной сваркой, имеют идентичное и точно воспроизводимое высокое качество. (второй вид)

Алоис Эдтбауэр (слева) и Вольфганг Хинтштайнер очень довольны прогрессом этого проекта и приложением DeltaSpot, которое они видят в дальнейшем потенциальном использовании.

Установка для контактной точечной сварки DeltaSpot на предприятии Georg Fischer в Альтенмаркте с момента начала серийного производства в 2008 году работает с полной технологической надежностью.

Двери Porsche Panamera состоят из литой алюминиевой рамы с приваренными алюминиевыми листами.

Поставщик автомобильной промышленности Georg Fischer Automotive (Альтенмаркт, Австрия) применил инновационную версию высокопроизводительного процесса контактной точечной сварки для сварки стыков дверных рам Porsche Panamera.Delta Spot позволила специалистам по производству автомобилей на австрийском заводе GFA преодолеть барьеры по соотношению цена / эффективность и технические ограничения качества, которые всегда сдерживали использование традиционной точечной сварки для соединения алюминия.

История Георга Фишера восходит к 1802 году. С первых дней существования фирмы литье металла было одной из основных сфер ее деятельности. Это глобальное предприятие уже давно известно как первопроходец в использовании инновационных технологий. Обладая 12 производственными площадками и 5 500 сотрудниками по всему миру, GF Automotive сообщила о выручке в 2010 году в размере 1.12 миллиардов евро. Завод в Альтенмаркте является частью компании с 1999 года и специализируется на таких конструктивных элементах, как кронштейны стоек и двери для сцены «кузов в белом».

Около 600 человек работают в Альтенмаркте, принося пользу компании своим опытом исследований и разработок и широко признанным ноу-хау в области литья под давлением, особенно алюминия и магния. В основе процесса лежит решение от Fronius International (Петтенбах, Австрия), основанное на намотке технологических лент.Пользователи GFA сообщают здесь о целях, истории, особенностях и преимуществах своего проекта, а также о перспективах, которые он открывает.

ИСТОРИЯ РЕШЕНИЯ
Алюминиевая пластина жесткости толщиной 2 мм должна быть прикреплена к раме толщиной примерно 3 мм четырех литых под давлением алюминиевых дверей Porsche Panamera. Эта пластина жесткости изготовлена ​​из алюминиевого сплава. Алоис Эдтбауэр, инструментальщик и литейщик, который сейчас работает в качестве специализированного покупателя литейного оборудования и материалов, которые GFA использует в Альтенмаркте, объясняет основные положения проекта.

«Чтобы изучить наши возможности технологического проектирования, мы рассмотрели ряд процессов объединения, чтобы определить их пригодность и экономическую эффективность», – сообщает Эдтбауэр. Вольфганг Хинтштайнер, инженер, отвечающий за покрытия, который также отвечает за двери Porsche Panamera, добавляет: «Выбор сводился к традиционной точечной контактной сварке, сварке трением с перемешиванием, склеиванию, клепке с пробивкой сплошными заклепками и комбинированной технике склеивания. точечной сваркой.Затем мы узнали о DeltaSpot, специальном процессе контактной точечной сварки, который, как говорят, особенно хорошо подходит для соединения алюминия. Мы получили дополнительную информацию об этом от разработчиков Fronius и также включили DeltaSpot в наш процесс выбора ».

После первых результатов испытаний традиционная контактная точечная сварка, клепка, склеивание и зажимание были исключены по производственно-экономическим или технологическим причинам, оставив только две оставшиеся альтернативы: сварка трением с перемешиванием или контактная точечная сварка с DeltaSpot.Отличительной чертой этого процесса является наматывающаяся «технологическая лента», которая предотвращает прямой контакт между электродом и заготовкой, но вместо этого опосредует этот контакт косвенно.

DELTASPOT: ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Технологическая лента наматывается между электродом и заготовкой в ​​том же ритме, что и при точечной сварке. Вместо того, чтобы наплавляться на неподвижный электрод, алюминий теперь сплавляется на этой ленте, которая наматывается вперед после каждой точечной сварки, так что «использованная» длина технологической ленты каждый раз перемещается из зоны контакта.Это означает, что для каждой отдельной точки сварного шва применяются точно такие же определенные условия.

Технологические ленты предотвращают любой прямой контакт между электродом и заготовкой, защищая их обоих от загрязнения, легирования или других влияний, вызываемых заготовкой. Это стабилизирует процесс сварки и значительно продлевает срок службы электрода. Они также улучшают контактную ситуацию и предотвращают повреждение поверхности заготовки. Технологическая лента помогает предотвратить разбрызгивание на поверхности и расширяет технологическое окно.

Понимание различий в сварке стали и алюминия

Проблемы точечной сварки алюминия по сравнению со сталью включают прочный и быстро образующийся оксидный слой переменной толщины и состава, высокую электрическую и теплопроводность, небольшое увеличение удельного сопротивления с температурой, узкий диапазон пластичности, низкие температуры плавления и высокую коэффициент температурного расширения. Этот отрывок из новой книги Кимчи и Дэвида Филипса «Основы контактной точечной сварки и их применение в автомобильной промышленности» используется с разрешения Менахема Кимчи, доцента кафедры материаловедения Университета штата Огайо, и объясняет эти различия для тех, кто хочет более глубокое понимание.Эта статья является первой из серии статей Кимчи о сварке высокопрочных сталей с улучшенными характеристиками, так что следите за обновлениями!

Рисунок 1: Удельное электрическое сопротивление стали и алюминия
(по сравнению с медными электродами)

Процесс контактной точечной сварки, один из основных процессов, используемых в автомобильной промышленности, лучше всего работает с металлическими сплавами, такими как стали, у которых электрическая и теплопроводность намного ниже, чем у электродов на основе меди, используемых для их сварки.Низкая электропроводность (или высокое удельное сопротивление) обеспечивает легкий нагрев I2R, а низкая теплопроводность означает, что тепло будет отводиться из области сварного шва медленнее. Чем больше времени требуется для отвода тепла, тем прочнее сварной шов. Как показано на рисунке 1, сталь имеет очень высокое удельное сопротивление и поэтому идеально подходит для этого процесса сварки.

Алюминий имеет близкую к меди по электропроводности и теплопроводности – две дополнительные причины, которые усложняют точечную сварку с этим металлом.Эти свойства диктуют необходимость гораздо более высоких токов и гораздо более короткого времени, а, следовательно, менее надежного процесса. Эмпирические правила относительно сварочного тока и времени для алюминия примерно в три раза превышают текущую температуру и 1/3 времени процесса для сварки стали. Следовательно, существующее оборудование не может использоваться для сварки алюминия из-за того, что требуется более высокий ток.

Рисунок 2: Типичные диапазоны пластмасс, сталь vs.Алюминий

Диапазон пластичности металла можно условно определить как диапазон температур ниже его температуры плавления, в котором металл проявляет значительное размягчение. Значение точечной сварки заключается в том, что более широкий диапазон пластичности создает более широкую область размягчения вокруг сварного шва на более длительное время. Эта область, в сочетании с давлением электрода, эффективно «изолирует» быстро расширяющийся (металлы демонстрируют большие объемные расширения при плавлении) расплавленный сварной шов и предотвращает его выброс из зоны сварного шва (выталкивание).Как показано на Рисунке 2, типичный диапазон пластичности алюминия значительно меньше, чем у стали. Рисунок также включает случайную линию нагрева, чтобы проиллюстрировать тот факт, что узкий диапазон пластичности не только уменьшает ширину «уплотнения» вокруг самородка, но также предполагает, что интервал времени сварки для получения хорошего сварного шва ограничен. Таким образом, узкий диапазон пластичности алюминия в сочетании с его низкой температурой плавления означает, что технологическое окно для создания хорошего сварного шва и предотвращения вытеснения очень мало.

Динамическое сопротивление

Рисунок 3: Кривая динамического сопротивления для
Steel Vs. Алюминий

Как показано на Рисунке 3, кривая динамического сопротивления для алюминия полностью отличается от кривой для стали. Этому огромному различию способствуют два факта:
1) оксид на поверхности алюминия и
2) небольшое изменение удельного сопротивления как функция температуры.
При начальном протекании тока сопротивление чрезвычайно велико из-за оксидного слоя, который имеет гораздо более высокое удельное сопротивление, чем алюминий.Это увеличивает вероятность начального изгнания, а также приведет к значительному нагреву электродов. Оксидный слой быстро разрушается, что облегчает прохождение тока, поскольку сопротивление быстро падает. Однако по сравнению с кривой динамического сопротивления стали на более поздних этапах цикла значительного увеличения сопротивления не наблюдается. Причина этого в сравнении со сталью: удельное сопротивление алюминия лишь незначительно увеличивается с температурой, как показано на рисунке 3. Смысл этого различия заключается в том, что существует ограниченная возможность выращивать самородок, используя преимущества быстрого увеличения удельного сопротивления, как и корпус со сталью.

Рисунок 4: Неровности сварного шва алюминия (пористость)

Коэффициент теплового расширения алюминия примерно в три раза выше, чем у стали. Это приводит к большему объемному расширению металла при нагревании и последующему большему сжатию при охлаждении. Следствием этого является большая вероятность не только выталкивания, но и неоднородностей сварного шва, таких как пористость и растрескивание при затвердевании (рис. 4).Это может обуславливать потребность в малоинерционных, быстрых сварочных головках, которые могут поддерживать постоянное усилие во время быстрого движения расширяющейся и сужающейся области сварного шва. Это требует большего количества оборудования и затрат на процесс.

Как обсуждалось ранее, алюминий образует прочный и быстро формирующийся оксидный слой. Преимущество высокорезистивного оксидного слоя состоит в том, что он значительно увеличивает сопротивление контакта между свариваемыми листами.Но поддерживать постоянную толщину оксидного слоя сложно, поскольку это происходит естественным образом и быстро, поскольку он подвергается воздействию окружающей среды. Поскольку это непостоянно, это приводит к несогласованности сварного шва.
С другой стороны, если оксидный слой значительно уменьшается механическими (например, шлифованием) или химическими (например, кислотная очистка с последующей конверсионной обработкой) методами непосредственно перед сваркой, возникнет необходимость в чрезвычайно высоких токах, что приведет к способствуют залипанию электродов и ускоренному износу.

Моделирование LME во время RSW

Современные автомобильные кузова сегодня изготавливаются из увеличивающихся объемов усовершенствованных высокопрочных сталей (AHSS), превосходных

8

Гидроформинг

Гидроформование труб создает сложные формы за счет использования внутреннего давления для расширения трубки относительно полости матрицы.Рама

8

Обзор контактной точечной сварки алюминиевых сплавов

Обзор контактной точечной сварки алюминиевых сплавов

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Обзор контактной точечной сварки алюминиевых сплавов

С. М. Манладан

1,2

& F. Юсоф

1,3

и С.Рамеш

1,3

и М. Фадзил

3

и З. Luo

4,5

& S. Ao

4

Получено: 3 мая 2016 г. / Принято: 25 июля 2016 г. / Опубликовано онлайн: 5 сентября 2016 г.

# Springer-Verlag London 2016

Аннотация В данной статье представлен обзор точечной сварки сопротивлением

(RSW) сплавов Al / Al, сплавов Al / стали, сплавов Al / Mg,

и сплавов Al / Ti, с акцентом на структуру, свойства и рабочие характеристики.Он также включает сварку, влияние

параметров сварки на качество соединения, основные металлургические дефекты

точечных сварных швов алюминия и деградацию электродов. Высокое контактное сопротивление

, вызванное наличием оксидного слоя на поверхности

алюминиевых сплавов, и необходимость приложения высокого сварочного тока

во время RSW алюминиевых сплавов приводят к быстрому износу наконечника электродов

и несоответствие качества сварного шва. Исследования

показали, что очистка оксидного слоя, скольжение нескольких микрон

между листами, увеличение силы электродов и применение слаботочного предварительного нагрева

катиона

может значительно снизить контактное сопротивление и улучшить качество стыков.Для Al / Steel

разнородных RSW, метод сварки резистивным элементом,

использование оптимизированной морфологии электродов, метод

RSW с покрывающими пластинами и использование промежуточных слоев, таких как Al-

Mg, AlSi12, и сплавы AlCu28 подавляют образование хрупких интерметаллических соединений (IMC)

, а im-

подтверждают качество соединения. Использование фольги из чистого Ni, фольги Ni с покрытием Au-

, стали с покрытием Sn и стальных прослоек с покрытием Zn

также ограничивало образование хрупких IMC во время

RSW сплавов Al / Mg.Кроме того, было обнаружено, что методы RSW

с покрывающими пластинами и RSW под воздействием электромагнитного эффекта перемешивания улучшают свариваемость разнородных сплавов

Al / Ti.

Ключевые слова Точечная контактная сварка. Алюминиевые сплавы.

Магниевые сплавы. Сплавы титана. Микроструктура.

Интерметаллические соединения. Режим отказа. Сварка.

Металлургические дефекты. Деградация электродов. Сварка

параметры

1 Введение

Сжигание ископаемого топлива является одним из крупнейших источников антро-

выбросов парниковых газов [1,2].Таким образом, транспортная отрасль, являющаяся крупнейшим потребителем ископаемого топлива, постоянно изучает стратегии повышения эффективности использования топлива и сокращения выбросов парниковых газов. Эти стратегии включают снижение веса на

, повышение эффективности обычных двигателей,

разработку новых и более энергоэффективных силовых агрегатов, таких как

* F. Юсоф

[email protected]

С.М. Манладан

[email protected]

С. Рамеш

[email protected]

М. Фадзил

[email protected]

Z. Luo

[email protected]

S. Ao

[email protected]

1

Кафедра машиностроения, инженерный факультет,

Малайский университет, 50603 Куала-Лумпур, Малайзия

2

Кафедра машиностроения, инженерный факультет,

Университет Байеро , Кано, 3011 Кано, Нигерия

3

Центр перспективного производства и обработки материалов

(AMMP), инженерный факультет, Малайский университет,

50603 Куала-Лумпур, Малайзия

4

Школа материаловедения и Engineering, Тяньцзиньский университет,

Тяньцзинь 300072, Китай

5

Центр совместных инноваций в области перспективных кораблей и глубоководных работ

Exploration, Шанхай 200240, Китай

Int J Adv Manuf Technol (2017) 90: 605–634

DOI 10.1007 / s00170-016-9225-9

Содержание предоставлено Springer Nature, применяются условия использования. Права защищены.

Рекомендации по контактной точечной сварке Алюминий аэрокосмического качества

Как материал, алюминий требует особого внимания при сварке. Такие дефекты, как пористость, трещины и пустоты, могут возникать чаще по сравнению с другими металлами. Lynn Welding особенно хорошо умеет уделять алюминию то внимание, которого он заслуживает; будь то двухслойный, трехслойный или даже сварка через герметик.

При сварке швов и точечной сварки очень важно очищать электроды и осматривать их на протяжении всей операции. Во время сварки электроды могут загрязняться из-за переноса материала. Алюминий начнет осаждаться на поверхности электродов, что может произойти всего за пять точечных сварных швов, создавая неравномерные интервалы, которые требуют постоянного контроля. Если электроды загрязнены, вероятность возникновения дефекта внутри сварного шва значительно возрастает.

Электроды, загрязненные алюминием

Металлургическая наждачная бумага часто используется для удаления этого материала с электродов. Со временем это приведет к притирке электрода к рубашке охлаждающей воды электрода. Утончение поверхности электрода часто приводит к его деформации или даже к разрыву в редких случаях. Как только электрод поврежден или деформирован, он больше не имеет прямого контакта с поверхностью материала и начнет создавать точечные сварные швы неправильной формы, такие как пончик, состоящий из одного большего овала и одного меньшего овала.

Вогнутый электрод

Электрод поврежден

При сварке алюминия важно очистить и защитить поверхность от любых загрязнений. Основными загрязнителями являются смазки, масла, остатки и оксиды. Если поверхностные загрязнения остаются на заготовке, сварной шов будет содержать дефекты, испортиться, или заготовка может даже не свариться из-за загрязнения. Чтобы очистить поверхность от первых трех загрязнений, потребуется простая протирка ацетоном или спиртом.Оксидный слой необходимо очистить кислотой или щеткой из нержавеющей стали с поверхности ложи. Для кислотной очистки детали должны быть сварены в течение 24 часов, если деталь является критически важной, или до 144 часов в зависимости от классификации безопасности сварного шва. Этот процесс очистки в сочетании с надлежащим уходом за электродом обеспечивает идеальную сварку сопротивлением без внешних или внутренних дефектов.

Для проверки чистоты поверхности необходимо использовать анализатор сопротивления поверхности.Машина просто проверяет значение сопротивления между двумя поверхностями, измеряемое в омах. Как правило, для получения приемлемого сварного шва значение должно быть ниже 100 мкОм. На изображениях ниже показано значение поверхностного сопротивления неочищенного испытательного купона, где сопротивление за пределами таблицы! Высокое значение сопротивления обусловлено слоем оксида алюминия, который начинает формироваться сразу после очистки. Очень высокое значение сопротивления не позволит току свободно течь между электродами, создавая дефекты или даже дефектный сварной шов.После очистки сопротивление намного ниже, и алюминий необходимо сваривать в течение определенного интервала времени, поскольку оксидный слой начинает преобразовываться, как только чистый алюминий подвергается воздействию кислорода.

Неочищенные и очищенные тестовые купоны

Другая проблема возникает, когда материал не протирается перед сваркой. Поверхностные загрязнения, такие как перенос нефти от прикосновения к заготовке, увеличивают удельное сопротивление поверхностей, как показано ниже. Чистая поверхность была протестирована, а затем снова протестирована после того, как палец размазался и перенес масла и жир на поверхность.Это простое действие значительно увеличило поверхностное сопротивление! Загрязнения на поверхности вызовут деформацию самого сварного шва и даже могут вызвать выталкивание сварочного материала.

Анализатор поверхностного сопротивления

Как поверхностное загрязнение влияет на удельное сопротивление

В конце концов, алюминий требует большего внимания и подготовки для создания идеальных сварных швов. Здесь, в Lynn Welding, мы соблюдаем перечисленные выше меры предосторожности, независимо от того, на какой работе другие будут срезать углы.

Пьетрас, Мэтью. «Особые соображения при контактной точечной сварке алюминия аэрокосмического качества», Lynn Welding Co ,. Inc., 13 февраля 2020 г.

Стрыевский, Аркадиуш. «Особые соображения при контактной точечной сварке алюминия аэрокосмического качества», Lynn Welding Co ,. Inc., 13 февраля 2020 г.

Разрушающие нагрузки и деформация – Университет штата Аризона

@article {8b90c4744d004b77b8364944a8f38292,

title = «Точечная контактная сварка алюминия 6061-T6: Разрушающие нагрузки и деформация»,

аннотация Это исследование предлагает новый исследовательский подход для сравнения качества сварки для различных условий сварки с целью достижения оптимальных конечных результатов.Используя сканирование методом дифракции обратного рассеяния электронов (EBSD), испытания на растяжение и измерения профилометрии лазерного луча (LBP) вместе с изображениями оптической микроскопии (OM), были экспериментально исследованы разрушающие нагрузки и деформация алюминиевого сплава 6061-T6, соединения, выполненные контактной точечной сваркой (RSW). исследованы. Три режима сварки, характеристики ядра и микроструктуры были определены количественно в соответствии с заранее заданными параметрами процесса. Квазистатические испытания на растяжение использовались для характеристики разрушающих нагрузок в образцах на основе тех же параметров процесса.Результаты профилометра показали, что чем больше приложенный сварочный ток, тем глубже отпечатки сварного шва. Кроме того, была получена хорошая корреляция между сканированием EBSD и условиями сварки. Была обнаружена сильная зависимость между размером и ориентацией зерна и параметрами сварки. “,

author =” Florea, {R. С.} и Соланки {К. Н.} и Бамманн {Д. Дж.} И Бэрд {Дж. К.} и Джордон, {Дж. Б.} и Кастанье {М. P.} “,

note =” Информация о финансировании: Авторы хотели бы поблагодарить Центр передовых автомобильных систем в Университете штата Миссисипи и TARDEC армии США за поддержку этой работы.Этот материал основан на работе, поддержанной Командованием жизненного цикла TACOM армии США по контракту № W56HZV-08-C-0236, и был выполнен для программы исследований надежности и безопасности на основе моделирования (SimBRS). Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения командования жизненного цикла TACOM армии США. Дж. К. Бэрд выражает благодарность факультету машиностроения Государственного университета Миссисипи за финансирование этого исследования.”,

год =” 2012 “,

месяц = ​​февраль,

doi =” 10.1016 / j.matdes.2011.05.017 “,

язык =” Английский (США) “,

объем =” 34 ” ,

pages = “624–630”,

journal = “Международный журнал материалов в инженерных приложениях”,

issn = “0261-3069”,

publisher = “Elsevier BV”,

}

Оптимизация контактной точечной сварки алюминия и магния марки 5052 с 23-мя конструкциями

[1] Д.Б. Холлидей, С. Картер и Р.Х. Манн, в: Справочник по сварке, под редакцией Р.Л. О’Брайена, восьмое издание, том 2, Процесс сварки, Американское сварочное общество, (1991).

[2] П.Прачья: Adv. Матер. Исследования, Vol. 214 (2011), с.113.

[3] Дуглас К. Монтгомери, в: Планирование и анализ экспериментов, издательство Джона Вили и его сына (1991).

[4] П. Прачья, Adv. Матер. Исследования, Vol. 216 (2011), с.666.

[5] Японский промышленный стандарт, в: JIS Z 3136-1978 «Метод испытания на сдвиг при растяжении для точечного сварного соединения», издательство Японской ассоциации стандартов (1995).

[6] Японский промышленный стандарт, JIS Z 3139 1978 Метод макроиспытаний для секции точечной сварки, соединенной издателями Японской ассоциации стандартов (1995).

[7] Японский промышленный стандарт, JIS Z 3140-1989 «Метод контроля точечной сварки», издательство Японской ассоциации стандартов (1989).

[8] Уильямс Д.Э., Бенето. Д.М., Кларк, Дж. А., Лайонс, Б. Х., Сэмпсон. E.R. и Уэйт, Р.Ф., в: “Методы испытаний для оценки сварочных соединений” Справочник по сварке, под редакцией О’Брайена, 9-е издание., Том 1, Американское сварочное общество, (2001).

[9] Папритан, Дж.