Свариваемые детали 1 (рис. 2) собирают внахлёстку и зажимают усилием F_CB между двумя электродами 2, подводящими ток большой силы (до нескольких десятков кА) к месту сварки от источника электрической энергии 3 невысокого напряжения (обычно 3-8 В).

Детали нагреваются кратковременным (0,01-0,5 с) импульсом тока до появления расплавленного металла в зоне контакта 4. Нагрев сопровождается пластической деформацией металла и образованием уплотняющего пояска 5, предохраняющего жидкий металл от выплеска и от взаимодействия с воздухом.

Рис. 1. Схема нахлесточных соединений боковины кузова легкового автомобиля

Теплота, используемая при сварке, зависит от сопротивления между электродами и выделяется при прохождении тока непосредственно в деталях, контактах между ними и контактах деталей с электродами. Сопротивления самих электродов должны быть незначительны, так как выделяющаяся в них теплота не участвует в процессе сварки. Поэтому сечение электродов должно быть относительно большим, а материал электродов – обладать большой электро- и теплопроводностью. Электроды для точечной сварки изготавливают главным образом из меди и её сплавов.

Рис. 2. Схема точечной сварки

Рис. 3. Стадии цикла и циклограммы точечной сварки: а – без увеличения давления; б – с увеличением давления при проковке; 1 – сжатие деталей; 2 – включение тока; 3 – проковка; 4 – снятие давления с электродов

Перед сваркой контактные поверхности деталей зачищают металлической щеткой, пескоструйной обработкой или травлением и обезжиривают растворителями. Это необходимо для обеспечения стабильного процесса, который зависит от постоянства контактного сопротивления.

Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней (рисунок 3) и односторонней (рисунок 4). При односторонней сварке ток течет через верхний 3 и нижний 4 листы, но нагрев места контакта происходит только за счет тока, протекающего через нижний лист. Для увеличения этого тока снизу располагают токопроводящую медную подкладку 5. Одновременно происходит образование двух точек.

Рис. 4. Схема односторонней точечной сварки: 1 – сварочный трансформатор; 2 – электроды; 3 – верхняя заготовка; 4 – нижняя заготовка; 5 – медная подкладка

Режим точечной сварки может быть мягким и жестким.

Мягкий режим характеризуется плавным нагревом заготовок сравнительно небольшим током. Время протекания тока обычно 0,5 – 3 с. Мягкие режимы применяют для сварки сталей, склонных к закалке.

Жесткие режимы осуществляют при малой продолжительности (0,1 – 1,5 с) тока относительно большой силы. Давление электродов также большое. Эти режимы применяют при сварке алюминиевых и медных сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, а также высоколегированных сталей с целью сохранения коррозионной стойкости: на мягких режимах возможно обеднение металла хромом за счет образования карбидов хрома.

Точечную сварку широко используют для изготовления штампосварных конструкций. Толщина свариваемых металлов в среднем составляет 0,5-8 мм. Для осуществления точечной сварки все более широкое использование получают сварочные роботы.

В многоточечных сварочных машинах, предназначенных для изготовления специальных сварных конструкций (элементы кузовов автомобилей, вагонов, различных панелей) одновременно сваривается несколько точек (или несколько десятков точек).

Для осуществления процесса точечной сварки применяют специальные машины контактной сварки (рис. 5), которые в процессе работы выполняют две основные функции – сжатие и нагрев соединяемых деталей. В конструкции любой машины условно можно выделить механическое и электрическое устройства.

Рис. 5. Общий вид машины точечной сварки (а) и её основные узлы (б)

Основной частью механического устройства машины для точечной сварки (рис. 3, б) служит корпус 1, на котором закреплены нижний кронштейн 2 с нижней консолью 3 и электрододержателем 4 с электродом и верхний кронштейн 7. Нижний кронштейн 2 обычно выполняют переставным или передвижным (плавно) по высоте, что дает возможность регулировать расстояние между консолями в зависимости от формы и размера свариваемых деталей.

На верхнем кронштейне установлен пневмопривод усилия сжатия электродов 6, с которым соединена верхняя консоль 5 с электрододержателем 4. Для управления работой пневмопривода на машине установлена соответствующая пневмоаппаратура 8. Привод усилия может быть также пневмогидравлическим, гидравлическим и др. Корпус, верхний и нижний кронштейны и консоли воспринимают усилие, развиваемое пневмоприводом, и поэтому должны иметь высокую жесткость.

Электрическая часть машины состоит из сварочного трансформатора 10 с переключателем ступеней 11, контактора 12 и блока управления 9. Часто аппаратура управления смонтирована в отдельном шкафу управления. Контактор 12 подключает сварочный трансформатор к электрической питающей сети и отключает его.

Электрическое устройство машины предназначено для обеспечения необходимого цикла нагрева металла в зоне сварки. К электрическому устройству относится также вторичный контур машины, который образуют токоподводы, идущие от трансформатора к свариваемым деталям. Ток от трансформатора через жесткие и гибкие шины подводится к верхней 5 и нижней 3 консолям с электрододержателями 4. Консоли и электрододержатели с электродами участвуют в передаче сварочного тока и усилия и поэтому одновременно являются частями электрического и механического устройств машины.

Все части вторичного контура изготавливают из меди или медных сплавов, имеющих высокую электропроводность. Большинство элементов вторичного контура, сварочный трансформатор и контактор имеют внутреннее водяное охлаждение.

Оборудование для точечной сварки

Шовная (роликовая) контактная сварка: применение, схема, ГОСТ

Оборудование для контактной сварки

Все агрегаты для сварки контактным методом условно классифицируются по следующим признакам:

• назначение;
• источник питания;
• расположение электродов;
• способ перемещения;
• способ автоматизации.

По назначению сварное оборудование делят на модели общего назначения и специализированные агрегаты, применяемые для конкретных работ.

Прецизионное оборудование для точечной сварки широкого назначения подойдет для сваривания разного рода микроэлектронных устройств, металлических изделий, в зависимости от особенностей их конструкции и актуальных требований.

Сварочный аппарат для точечной сварки.

Но в случае большинства металлических изделий и сплавов нужно применить специализированные агрегаты для контактной точечной сварки:

• установки, функционирующие по принципу одностороннего контактного сваривания;
• агрегаты для сварки проводников в изоляционном материале.

В оборудовании для контактной стыковой сварки на производстве применяются разные виды источников питания

• конденсаторы, в т. ч. с поддержанием напряжения и регулированием режима работы в процессе сварки автоматически;
• источники питания с переменным током, в т. ч. повышенной частоты с возможностью автоматического регулирования тока или напряжения.

Схема стыковой сварки оплавлением должна описывать вид применяемого оборудования, что упростит сварщику задачу и позволит добиться максимально высокого качества сварных соединений.

Электроды для контактной сварки могут располагаться по-разному:

• друг напротив друга;
• параллельно.

В первом варианте электроды одновременно сжимают детали с двух сторон. Во втором – сварная проволока опирается на детали с одной стороны.

Контактная стыковая сварка оплавлением подразумевает использование разных видов сварочных головок:

• для двустороннего точечного сваривания;
• для сварки и пайки разрезными и V-образными электродами;
• головки для односторонней сварки и пайки с возможностью раздельного регулирования усилия на каждом электроде.

Устройство машины контактной стыковой сварки.

По способу передвижения сварочные агрегаты для контактного метода соединения металлических изделий в единую конструкцию могут быть:

• стационарными;
• подвесными;
• мобильными.

В первом случае сварные детали перемещают под конкретный агрегат, а во втором и третьем ‒ осуществляется монтаж аппарата в положение сваривания.

По способу автоматизации сварочные агрегаты бывают:

• ручными;
• автоматическими.

Ручные агрегаты более доступны по стоимости, однако, требуют большего мастерства со стороны сварщика: абсолютно все операции должны осуществляться вручную под четким контролем человека.

Автоматизированное оборудование для точечной сварки лишает мастера необходимости осуществлять ряд процессов, поэтому облегчает работу для малоопытного сварщика.

Основные параметры при выборе сварной машины ‒ сила сварочного тока, а также длина рычагов со сварными электродами. Они определят возможную толщину деталей для сваривания, вид металла и габариты конструкций, с которыми можно работать.

Зачастую производители указывают их в паспорте конкретной модели аппарата. Простой сварочный аппарат своими руками для точеной технологии можно изготовить своими руками.

Разновидности контактной сварки

Существует несколько видов контактной сварки. К ним относится точечная сварка (она может быть одноточечной, двухточечной и многоточечной), рельефная сварка, шовная сварка (может быть непрерывной, шаговой и прерывистой), стыковая сварка (выполняемая либо с помощью сопротивления, либо с помощью оплавления). Также возможны комбинации разных методов, например, шовно-стыковая сварка или рельефно-точечная. В таком случае комбинированный метод будет обладать всеми характерными особенностями обоих типов контактной сварки.

Давайте подробнее разберем способы контактной электросварки изделий из металла.

Точечная сварка

Точечная сварка — это самый распространенный тип контактной сварки.  Ее суть в формировании так называемых точек путем нагрева металла и его дальнейшей деформации. Точки формируются с малым шагом, образуя сварное соединение.

Точечная сварка довольно универсальна, она используется для соединения тонколистового металла, маленьких деталей, используемых в электроприборах, и толстых деталей до 2 сантиметров. С помощью такого метода возможна быстрая и качественная сварка нержавеющей стали.

Что касается качества и надежности соединения, то здесь все просто: чем больше точек, тем шов надежнее. Новички ошибочно полагают, что такое соединение ненадежно и может разрушиться в любой момент. Но это большое заблуждение. При формировании точки используется большое давление. Оно без труда деформирует нагретый металл, который затем остывает и надежно фиксирует детали между собой.

Рельефная сварка

Контактная рельефная сварка осуществляется по тому же принципу, что и контактная, только перед работой края одной детали обрабатываются с помощью специальных инструментов или станков, образующих выступы. Деталь кладется сверху, выступами вниз. Выступы могут быть полукруглыми или продолговатыми. В месте выступа как раз и будет точка, формируемая аппаратом для контактной сварки. Вторая деталь остается неизменна, она кладется снизу.

Рельефный метод контактной сварки зачастую применяется при сборке автомобилей. Он очень сложен за счет необходимости формировать выступы и поэтому редко проводится в домашних условиях.

Шовная сварка

Шовная сварка несколько отличается от прочих типов контактной сварки. Здесь электроды роликовые, с их помощью металл не только прокатывается, но и сваривается. При этом сварное соединение выглядит, как при точечной сварке. Но точки перекрывают друг друга на несколько миллиметров, образуя шов, больше похожий на соединение, выполненное ручным способом с помощью покрытого электрода.

Шовная сварка применяется при сварке тонких металлов до 3 миллиметров. Также шовная сварка отлично подходит для сварки герметичных изделий, например, баков и цистерн.

Стыковая сварка

Стыковая контактная сварка также использует тепло и давление, но в другой плоскости. Шов формируется не между верхним и нижним электродом, а посередине. Чтобы лучше понять суть, посмотрите на схему ниже.

Стыковая сварка делится на сварку с сопротивлением и с плавлением. При сварке с сопротивлением детали сначала стыкуют, затем сжимают под небольшим давлением, и только после этого к зоне шва поступает ток, который нагревает металл, размягчая его. Затем металл остывает и образуется соединение.

При сварке плавлением детали предварительно нагреваются до пластичного состояния и только потом соединяются с применением давления. Нагрев может быть либо постоянным, когда тепло поступает во время всего сварочного процесса, либо прерывистым, когда деталь нагревается интервалами. Прерывистый нагрев используются для экономии электричества. Также он полезен, если детали небольшие и тонкие, в таких случаях нет нужды использовать нагрев постоянно.

Внимательные мастера спросят, куда исчезает расплавленный металл? Ведь при других способах сварки при плавлении металл начинает окисляться, образуется шлак. А это создает дополнительные проблемы. Дело в том, что в контактной сварке ток обладает электродинамическим действием, поэтому он без труда выбрасывает расплавленный металл вне зоны сварки.

Виды сварки

ГОСТ 15878 от 1979 года был выпущен взамен аналогичного документа, датированного 1970 годом выпуска — в нём были описаны основные виды контактных методик сварки, а также другие методы, некоторые из которых мы рассмотрим подробнее.

Точечная

Этот сварки методом небольшого по размерам контакта применяется во многих сферах человеческой деятельности: от строительства и до производства самолётов и ракет. Например, при создании прочной обшивки современных лайнеров из алюминия и его сплавов на корпусе расположены миллионы точечных сварных объектов, которые и образуют прочное соединение.

Принцип действия аппаратов точечной сварки предельно прост — металл в месте соединения мгновенно разогревается до температуры плавления с одновременным сильным сжатием с обеих сторон в результате получается прочный и эстетичный шов, выдерживающий любые нагрузки и колебания. Данный метод позволяет сократить до минимума время соединения металлов в одно целое. Применяется такая методика для прочного соединения листового материала и металлических стержней сваркой встык.

Рельефная

Во время применения рельефной методики происходит пластическая деформация свариваемого материала, что характерно для условий, способствующих формировке надёжного соединения, после окончательного затвердевания.

Шовная

Применяется для создания прямых и непрерывных швов — машина создаёт серию точек, на которые впоследствии накладываются аналогичные точки. В результате такой интенсивной атаки и создается прочное соединение, которое полностью соответствует требованиям ГОСТ. Применяются три вида методик:

1. Непрерывный вариант. Создаётся ровный шов при постоянном механическом воздействии роликов на соединяемые поверхности и непрерывной подаче электрического потенциала. Такие аппараты работают весьма эффективно, но склонны к перегреву, а ролики из-за высоких нагрузок быстро выходят из строя — стираются контактные поверхности. Требуется предварительная обработка соединяемых деталей.
2. При шаговом методе роликовый механизм постоянно контактирует с поверхностью сварки и давит на деталь, которая перемещается прерывисто, что позволяет избежать негативного воздействия перегрева и последующей деформации.
3. Прерывистая линия характерна использованием пульсирующих импульсов. Заготовка находится в постоянном движении между двумя прижимными роликами, а точки постоянно перекрывают друг друга образуя герметичный шов..

Третий вариант используется чаще и пользуется большей популярностью, чем два предыдущих.

Конденсаторная

ГОСТ на конденсаторную сварку легко можно найти в перечне соответствующих документов, а аналогичная технология была разработана ещё в начале прошлого века и за время использования не претерпела существенных изменений, зарекомендовав себя надёжным и простым способом соединения металлов. Сварочный агрегат имеет простую конструкцию, на электросеть оказывается небольшая нагрузка, а производительность при этом довольно высокая.

Суть процесса схожа с контактной сваркой, только здесь подача тока происходит импульсно и мощно, для чего используются мощные конденсаторы, отличающиеся большой ёмкостью.

Схематическое изображение конденсаторной сварки.

Оборудование для точечной и шовной контактной сварки

Современное оборудование для точечной и шовной контактной сварки — это комплекс элементов для решения технологических задач. В состав оборудования входит сама сварочная машина, средства механизации и автоматизации процессов сварки и систему управления всеми этими устройствами.

Схема машины для точечной сварки показана на рисунке выше. В составе машины две основные части. Первая — это механическая с элементами конструкции, которые обеспечивают жёсткость и прочность машины (корпус, кронштейн и т.п.) и приводами для передачи усилия и перемещения деталей. Вторая часть электрическая, в составе которой имеется источник сварочного тока (сварочный трансформатор, выпрямитель, аккумуляторы тока — батареи конденсаторов, инверторы — преобразователи частоты и т.д.) и вторичный контур с токоподводами — консолями, электродержателями и электродами.

Средства механизации и автоматизации представляют собой приспособления к универсальным машинам или устройства, обеспечивающие подготовку изделия к сварке, сборку, прихватку, установку, перемещение и съём узла.

Система управления необходима для задания программы работы (режимов сварки, очерёдности выполнения операций, контроля и автоматической регулировки параметров технологического цикла, сбора и обработки информации о состоянии оборудования и качества изделия).

Классификация сварочных машин

Сварочные машины для контактной роликовой и шовно сварки производят в разных странах, но их все можно классифицировать по различным признакам:

1. По способу сварки. Различают машины для точечной, рельефной и шовной сварки.

2. По назначению. Бывают универсальные машины (общего назначения) и специализированные (обычно, по типу узла или сортамента).

3. По способу установки. Различают стационарные и передвижные машины.

4. По роду питания. Существуют машины переменного тока, машины низкочастотные и постоянного тока, конденсаторные машины.

5. По виду привода усилия. Машины могут быть рычажные, пружинные, пневматические, гидравлические, электромеханические и др.

6. По степени автоматизации. Машины бывают неавтоматические, полуавтоматические и автоматические.

Электроды сварочных машин

Электроды сварочных машин — это весьма важный элемент, ведь именно от их стойкости зависит производительность точеной и, особенно, шовной контактной сварки. Основные требования к материалам электродов изложены в ГОСТ 14111. Для сварки алюминиевых сплавов и подобных материалов это, прежде всего, тепло- и электропроводность. Среди предъявляемых требований также сопротивление пластическим деформациям при температуре 300-500°C (для сварки жаропрочных сталей).

Для изготовления электродов применяют такие материалы, как медные сплавы. В качестве электродных вставок применяют чистые тугоплавкие металлы — молибден и вольфрам. Отдельную группу представляют материалы, упрочнённые частицами оксидов (Al2O3, CrO3), карбидов и нитридов, обладающих высокой жаростойкостью и электропроводностью.

Для сварки медных сплавов и сплавов алюминия применяют электродные материалы с высокой электропроводностью, для сварки жаропрочных сплавов — с высокой твёрдостью при больших температурах (около 500°C).

Механизация и автоматизация шовной и точечной контактной сварки

Сварочные машины для точечной и шовной контактной сварки обеспечивают почти полную автоматизацию процесса. Для уменьшения длительности вспомогательных операций и повышения производительности всего процесса используют различные механизированные приспособления, машины-автоматы, автоматические линии и промышленные роботы.

К сборочно-сварочным приспособлениям относятся кондукторы, стапели, сборочные стенды, на которых выполняют сборку, прихватку и сварку изделий. На практике также нашли широкое применение поддерживающие (выравнивающие) приспособления, при помощи которых можно сориентировать свариваемый узел относительно электродов или роликов сварочной машины. Примерная схема подобного приспособления показана на рисунке.

Автоматические линии востребованы в автомобилестроении, при производстве сельскохозяйственной техники, в вагоностроении, в электронике, при производстве трубных заготовок и в других областях при массовом производстве.

Общая информация

Контактная шовная сварка — метод соединения металлов, разновидность контактной сварки. Суть метода заключается в использовании двух вращающихся роликов-электродов. Они формируют неразъемное соединение, состоящее из множества сварных точек. Точки могут частично перекрывать друг друга для большей герметизации шва.

Возможно, вы слышали также термин «контактная роликовая сварка». Многие новички часто спрашивают, чем роликовая сварка отличается от шовной. Ответ: ничем. Это одна и та же технология, которая имеет два названия. Поэтому допускаются оба. Можете называть такой метод как роликовым, так и шовным. Суть от этого не меняется.

Также существует конденсаторная контактная сварка, которую порой называют импульсной. Она считается разновидностью шовной (или роликовой) сварки. Выше мы упомянули, что при шовной сварке используются вращающиеся ролики-электроды. Это действительно так, но оборудование состоит не только из роликов, а еще из целого комплекса механизмов и систем. Поэтому такой аппарат принято называть станком для роликовой сварки.

Суть технологии крайне проста: металлическую деталь устанавливают между двумя роликами, которые затем прокатываются по металлу. При этом они не только сжимают, но и сваривают обе детали. Сварка осуществляется за счет прохождения тока через ролики и нагрева металла. Все это происходит одновременно. Как вы понимаете, с помощью такой технологии можно сварить только очень тонкие листы металла. Максимальная толщина, с которой справится станок — 3 миллиметра. Ролики, применяемые в станках для шовной сварки, не простые. Ведь они не просто прокатывают и сжимают металл, а еще и выступают в роли электродов. Поэтому необходимо правильно подбирать их. В продаже существуют ролики различных диаметров. Мы рекомендуем диаметр от 150 до 20 сантиметров. У роликов меньшего диаметра обычно больший износ и меньший срок службы

Также обратите внимание, из какого металла изготовлен ролик. Оптимальный материал — медь и различные типы бронзы

Сборка готовой конструкции

Перед монтажом наружной части контактного сварочного аппарата необходимо провести вторичную обмотку извлеченной катушки (несколько витков проводом с достаточным сечением). Далее ведут работу согласно инструкции, как сделать точечную сварку своими руками:

Следующим этапом готовят электроды, которые могут иметь самую различную конфигурацию. Зависит форма, размеры и диаметр наконечника от назначения сварочного агрегата, размеров и формы скрепляемых деталей.

При решении изготовить электроды своими руками, следует воспользоваться ГОСТами, которые регулируют все требуемые параметры. В случае отсутствия опыта работы на токарном станке детали для подачи электрических разрядов можно приобрести в магазине.

Готовые, отшлифованные электроды приваривают к выведенным проводам. При выводе проводов следует проверять качество и правильность прокладки рабочих кабелей (используя вольтметр). Особенно, актуален данный вопрос для усиленных трансформаторов.

При сборке трансформатора обязательно монтируют конденсаторы, а на корпус выводят кнопки регулировки скорости и времени подачи электрического разряда. Подобный принцип позволяет регулировать процесс сварки деталей, не допуская перегревания металла и образования грубых швов.

Обратите внимание!

• Штукатурка стен своими руками — как это сделать ровно и гладко? Учимся с экспертами с фото описанием!

• Отопление в частном доме своими руками: как отопить дом, дачу и квартиру. Основы, нормы и правовое обеспечение

• Монтаж сайдинга своими руками пошаговая инструкция как установить внешнюю ПВХ отделку

Следующий шаг – это монтаж и сборка корпуса. Электроды «одевают» в корпуса ручек-зажимов, позволяющих надежно фиксировать обрабатываемые поверхности.

Трансформатор также прячут в корпус, внутренняя поверхность которого обязательно обрабатывается антикоррозийным составом. Также наличие корпуса позволяет защитить центральную деталь от попадания пыли, искр, грязи и влаги.

Обработке антикоррозийными составами следует подвергнуть и все другие детали для сборки конструкции. Качество и срок эксплуатации изделия напрямую зависит от оптимального подхода к работе.

Окончательное формирование наружного контура зависит от пожеланий и умений мастера, его приспособленности к работе с инструментом (учитывается охват ладони, удобство удерживания аппарата в руке, общий вес конструкции и предполагаемая длительность проведения ремонтных работ). В работе поможет схема сборки точечной сварки из микроволновки своими руками.

Контроль качества сварных соединений

Контроль качества сварки при шовной и точечной контактной сварке имеет особо
важное значение, поскольку процесс протекает очень быстро и характер формирования
соединения скрыт от внешнего наблюдения. К образованию таких дефектов в сварном
шве, как непровары, могут приводить различные факторы

Это и состояние поверхностей
деталей и электродов, качество сборки, непостоянство режимов сварки. Кроме непроваров,
при сварке могут возникать горячие трещины, выплески металла и раковины.

Наибольшую опасность представляют непровары, они существенно снижают эксплуатационные
характеристики соединения, такие как прочность и герметичность. Наружные и внутренние
выплески металла ухудшают внешний вид изделия и могут засорять магистрали. Трещины
и раковины могут влиять, в основном, на герметичность и, в меньшей степени на
прочность, поскольку находятся вне зоны наибольших рабочих напряжений.

При контактной сварке обычно применяют комплексный контроль соединений, начиная
с контроля оборудования, приспособлений, состояния поверхностей деталей и электродов,
проверки качества сборки и заканчивая контролем самого сварного соединения.

Контроль готового сварного соединения достаточно сложная задача при контактной
сварке. Для этого применяется радиографический
метод контроля рентгеновскими лучами. С помощью этого метода
неразрушающего контроля хорошо выявляются трещины, раковины, выплески.

Частые виды брака при нахлесточном шве

При сварке этим способом иногда появляются такие недостатки:

1. Непровары – недостаточность заполнения шва расплавом. Такой дефект уменьшает прочность шва. Они возникают из-за слабости тока, слишком высокой скорости сварки.
2. Подрезы – канавки, идущие вдоль стыка. Возникают из-за удлинения дуги, расширения сварочной ванны, недостаточного прогрева металла.
3. Прожоги – сквозные дефекты. Отверстия появляются при низкой скорости сварки, неправильном выполнении одностороннего скоса кромки, высокой силе тока.
4. Поры – пустоты, располагающиеся по всей длине шва. Появляются при разрушении защитного газового облака.

Разновидности дефектов сварных швов

Большинство дефектов устраняют путем повторной сварки с установкой правильных параметров работы аппарата.

Общая информация

Контактная шовная сварка — метод соединения металлов, разновидность контактной сварки. Суть метода заключается в использовании двух вращающихся роликов-электродов. Они формируют неразъемное соединение, состоящее из множества сварных точек. Точки могут частично перекрывать друг друга для большей герметизации шва.

Возможно, вы слышали также термин «контактная роликовая сварка». Многие новички часто спрашивают, чем роликовая сварка отличается от шовной. Ответ: ничем. Это одна и та же технология, которая имеет два названия. Поэтому допускаются оба. Можете называть такой метод как роликовым, так и шовным. Суть от этого не меняется.

Также существует конденсаторная контактная сварка, которую порой называют импульсной. Она считается разновидностью шовной (или роликовой) сварки. Выше мы упомянули, что при шовной сварке используются вращающиеся ролики-электроды. Это действительно так, но оборудование состоит не только из роликов, а еще из целого комплекса механизмов и систем. Поэтому такой аппарат принято называть станком для роликовой сварки.

Суть технологии крайне проста: металлическую деталь устанавливают между двумя роликами, которые затем прокатываются по металлу. При этом они не только сжимают, но и сваривают обе детали. Сварка осуществляется за счет прохождения тока через ролики и нагрева металла. Все это происходит одновременно. Как вы понимаете, с помощью такой технологии можно сварить только очень тонкие листы металла. Максимальная толщина, с которой справится станок — 3 миллиметра.

Читать также: Опрессовка витой пары 8 проводов

Рельефный метод

Рельефная сварка нередко применяется в автомобильной промышленности для соединения кронштейнов с листовыми элементами (в частности, рельефным способом крепятся скобы к автомобильному капоту и дверные петли к кабине), а также для фиксации стандартных крепежных изделий — шпилек, болтиков, гаек.

Вне зависимости от типа сварки, поверхности заготовок необходимо очищать от грязи, коррозии, горюче-смазочных материалов. Однако рельефная сварка требует дополнительной подготовки изделий. На них должны быть сделаны с помощью спецоборудования достаточно сложные по форме (допустим, круглые или продолговатые) выступы.

21. Электрическая контактная сварка (схема, сущность, особенности).

22. Стыковая сварка (схема, сущность, особенности).

23. Точечная сварка (схема, сущность, особенности).

Схема точечной сварки. Точечную сварку применяют для соединения листовых конструкций, в которых необходимо обеспечить нужную прочность, а обеспечение плотности не является обя­зательным. Суммарная толщина листов обычно не превышает 10…12 мм. При точечной сварке сложенные внахлестку детали I (рис. II. 14, a) зажимают с некоторым усилием между медными элек­тродами 2, к которым через электрододержатели 3 подводится ток от сварочного трансформатора 4. Нижний электрод устанавливают неподвижно, а верхний вместе с электрододержателем перемещается с помощью механизма сжатия, который создает между электродами Необходимое давление Р. Зажав изделие, включают трансформатор, и место контакта между изделиями нагревается до образования ядра из расплавленного металла. Последующим приложением усилия осадки осуществляется сварка металлов, которая заканчивает­ся снятием давления и выключением тока. Ядро сварной точки имеет столбчатую дендритную структуру. Места контактов между электродами и изделиями нагреваются до более низкой температуры, так как выделяющееся здесь тепло активно отводится медными электродами, обычно охлаждаемыми водой.

На точечных машинах сваривают углеродистые, легированные, высоколегированные стали и цветные металлы. Различают так на­зываемые мягкие и жесткие режимы. Мягкие режимы характери­зуются относительно большей выдержкой сварной точки под током и небольшой плотностью тока. Их применяют при сварке углеро­дистых, низколегированных и другого типа сталей, склонных к закалке. Для мягких режимов время выдержки сварной точки под током составляет 0,2… 3 с, плотность тока — 80… 160 А/мм2 и дав­ление на электроды — 15…40 МПа.

Жесткие режимы характеризуются меньшей выдержкой сварной точки под током, большей плотностью тока и большим давлением. Поэтому они обеспечивают более высокую производительность сварки. Такие режимы используют для сварки низкоуглеродистых и высоколегированных сталей, не склонных к закалке. Их также применяют для сварки цветных металлов (меди, алюминия), име­ющих большую электро- и теплопроводность. Время выдержки на жёстких режимах составляет 0,001…0,1 с, плотность тока— 150…350 А/мм2 и давление на электроды — 40… 100 МПа.

Виды точечной сварки. Кроме рассмотренной выше основной схемы точечной сварки, в промышленности применяют одностороннюю точечную сварку, которая бывает одноточечной (рис. II. 14, б), двухточечной (рис. II. 14, в) и многоточечной (рис. II. 14, г). При одно­сторонней сварке электроды 2 располагают с одной стороны свари­ваемых изделий 1, а с другой подкладывают медные или бронзовые шины 5. Пои сварке ток проходит через электроды 2, свариваемые изделия 1 и медные шины 5.

Разновидностью многоточечной сварки является рельефная сварка (рис. II. 14, д), при которой в одной из свариваемых деталей) в местах соединений предварительно производится холодная вы­садка выступов. Рельефную сварку осуществляют на специальных сварочных прессах между медными плитами 2, которые являются электродами машины. После предварительного сжатия и включения тока происходит одновременный нагрев всех выступов, а после приложения усилия сжатия — их сварка.

3. Типы машин для точечной сварки.Серийные машины, исполь­зуемые для точечной сварки, выпускают мощностью 0,5… 1000 кВт и больше с ножным (педальным) приводом и произвольной выдерж­кой; с приводом от электродвигателя; с электромагнитным, пневма­тическим и пневмогидравлическим приводом управления и с элек­тронным регулированием времени сварки.

Установка для рельефной сварки (со схемой)

Прочитав эту статью, вы узнаете об установке для рельефной сварки с помощью подходящих схем.

Выступающая сварка — это еще один вариант точечной сварки, при котором одновременно выполняется несколько точечных сварных швов. Для этого на одном листе делаются небольшие выступы путем штамповки, тиснения или пересечения (например, перекрещивания проволок и т. д.). Существует несколько типов выступов, а именно: круглая кнопка или куполообразный тип, кольцевой тип, удлиненный выступ, плечевой выступ, радиусный выступ и поперечные проволоки.

Выступы служат для локализации тепла сварочного контура, поскольку при соединении листы соприкасаются только в точках выступов. Выступ разрушается из-за тепла и давления, и на границе раздела образуется расплавленный самородок.

Оборудование, используемое для рельефной сварки, аналогично оборудованию, используемому для точечной сварки, за исключением того, что стержневые электроды заменены плоскими медными пластинами или матрицами, как показано на рис. 2.20. Обычно приваривают два-три выступа одновременно.Однако при более чем трех одновременных сварках наблюдается тенденция к неравномерности, и сварные швы могут иметь разную форму или прочность. Когда длинный шов должен быть сварным с выступом, предельная длина обычно составляет 250 мм.

Выступающая сварка уменьшает количество тока и давления, необходимых для достижения хорошего соединения между двумя деталями, с, как следствие, меньшей вероятностью усадки и деформации в областях вокруг зоны сварки.

Тепло выделяется в основном во время разрушения выступа, поэтому часть, содержащая выступ, имеет тенденцию быть более горячей.Поэтому при сварке неравных толщин выступ делается из более толстого материала. Для разнородных материалов сварочные выступы выполняются в материале с более высокой теплопроводностью.

Плитный электрод, будучи плоским, прочным и изготовленным из более твердого материала, имеет более длительный срок службы по сравнению с электродом для точечной сварки. Это также приводит к отсутствию вмятин на плоской пластине/листе, что позволяет красить или гальванизировать их без шлифовки или полировки.

Несмотря на значительные преимущества в скорости и производительности, рельефная сварка в основном ограничивается применением в низкоуглеродистой стали.Кроме того, выступающие сварные соединения, как правило, не являются водо- или газонепроницаемыми, но могут быть обеспечены за счет впитывания припоя в выступающий сварной шов. Это считается удовлетворительным, если детали не подвергаются чрезмерному нагреву или воздействию веществ, которые воздействуют на припой.

Помимо мягких сталей выступающие сварные швы могут выполняться в высокоуглеродистых и низколегированных сталях, нержавеющих и высоколегированных сталях, цинковых отливках и титановых сплавах.

Одним из распространенных применений рельефной сварки является присоединение небольших крепежных деталей, гаек, специальных болтов, шпилек и подобных деталей к крупным компонентам, которые широко используются в производстве кузовов автомобилей, бытового оборудования и деталей машин.

Например, к шасси автомобиля можно приварить накидные гайки, вокруг отверстий в баках из листового металла можно приварить усиливающие кольца и т.п., как показано на рис. 2.21. Очень важным применением рельефной сварки является производство стальной сетки для армирования бетонных панелей и контейнеров-корзин. Алюминиевая проволочная сетка также успешно сваривается по выступу.

Вариантом процесса выступающей сварки является СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ВОЛОКНА, при которой металлическое волокно заменяет точку выступа.Металлическое волокно может состоять из любого желаемого сплава в виде тонкого листа, который помещают между двумя листами металла и сваривают выступающим способом обычным способом, как показано на рис. 2.22. Сварка металлического волокна может использоваться для сварки разнородных металлов, например, медь с нержавеющей сталью, медь с латунью и нержавеющая сталь с черным металлом могут быть успешно сварены этим методом. Однако этот процесс дороже, чем рельефная сварка.

Сварочные электроды с метрической гайкой и иглы с покрытием

МЕТРИЧЕСКАЯ ГАЙКА СВАРОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ И ШТИФТЫ С ПОКРЫТИЕМ

Production Engineering теперь имеет штифт с покрытием в форме носа дельфина, используемый во многих системах контактной сварки.Наши штифты с алмазоподобным покрытием (DLC) гарантированно прослужат дольше ваших нынешних штифтов из инструментальной стали. Выберите один из компонентов ниже или спросите нас о создании собственного булавки для вашего приложения. От наших штифтов стандартного типа до штифтов Arctic, которые обеспечивают более высокое качество сварных швов и более длительный срок службы, вы можете выбрать продукт, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.

Электродные головки изготовлены из материала класса 2 RWMA и являются расходными материалами с оптимальной стоимостью. Доступны электроды GH класса 3 и 10 Вт с увеличенным сроком службы.С вогнутым седлом штифт располагается в центре сборки, когда в систему подается воздух. Это дает вам повторяющееся место для автоматических питателей орехов, чтобы доставить орехи в окружающую среду.

Сварка сопротивлением Штифты имеют непроводящую поверхность на стальной матрице, что увеличивает срок службы в условиях повторяющихся движений. Резьбовая головка, фиксирующая штифт на месте, позволяет легко заменить штифт в соответствии с вашими требованиями. Мы даже можем помочь разработать штифты для специальных приложений.

Обратите внимание: Установочные штифты для гаек с выступающей сваркой изготавливаются из различных материалов с различными покрытиями. Керамика, ACT, инструментальная сталь, DLC и KCF доступны во многих размерах на складе. Позвольте одному из наших опытных представителей по обслуживанию клиентов помочь вам выбрать покрытие, которое лучше всего подходит для вашего применения.

Медные головки для контактной сварки и нагреватели с медно-вольфрамовым покрытием

Стандартные булавки с наконечником типа «дельфин»

Корпуса штифтов электродов Tuffaloy

Корпус верхнего электрода из туффалоя

Выступающая сварка для крепления гаек и болтов

Рисунок 1. Изучаемые приварные гайки

Кузов современного автомобиля содержит около 300 сварных и штампованных крепежных деталей, таких как болты, гайки и шпильки.Качество крепления этих креплений к штампованным элементам кузова имеет решающее значение для безопасности и надежности конечного продукта. К таким креплениям крепятся такие ответственные узлы, как передний и задний мосты, к ним крепятся ремни безопасности и рулевая колонка, а также они обеспечивают заземление электрических проводов. ¹

Выступающая сварка является наиболее распространенным методом приварки гаек и болтов с М- или Т-образной резьбой. Эти гайки и болты снабжены кольцевыми выступами или тремя-четырьмя отдельными выступами, в зависимости от применения.Благодаря кольцевому выступу и пластиковой вставке некоторые типы гаек обеспечивают водонепроницаемое соединение. Кольцевой выступ также предпочтителен для навесного оборудования, подверженного усталостным напряжениям и высоким нагрузкам. По сравнению с крепежом с отдельными выступами кольцевой выступ обеспечивает меньшее количество точек зарождения трещин.

Процесс сварки с выступом

Сварка крепежных деталей сопротивлением, обычно называемая сваркой с выступом, аналогична точечной сварке сопротивлением. Однако в процессе точечной сварки размер контактной поверхности наконечника электрода определяет протекание тока, тогда как при рельефной сварке протекание тока ограничено рельефным или обработанным выступом.Для приварки крепежа подходят источники питания как переменного, так и постоянного тока. На тепловой баланс при рельефной сварке влияют следующие факторы: ²

• Конструкция и расположение выступа
• Толщина листа, к которому крепится крепеж
• Тепло- и электропроводность свариваемых металлов
• Скорость нагрева
• Тип электрода из сплава

Выступающая сварка приварной гайки или приварного болта включает три этапа.На первом этапе выступ находится в контакте с сопрягаемым листом. Затем ток начинает нагревать выступ до температуры сварки. Затем сила электрода вызывает быстрое разрушение нагретого выступа, и происходит плавление.

Сила тока для рельефной сварки обычно меньше, чем сила тока, необходимая для получения соответствующих точечных сварных швов. Выступ будет быстро нагреваться, а чрезмерный ток расплавит его и приведет к выбросу. Однако ток должен быть по крайней мере достаточно высоким, чтобы создать плавление до того, как выступ полностью разрушится.

Короткое время сварки может быть желательно с производственной точки зрения, но для этого потребуется соответственно более высокая сила тока. Поэтому важно оптимизировать параметры сварки, чтобы предотвратить перегрев и выброс металла. В некоторых случаях, например, при приварке крепежных деталей к высокопрочным сталям (HSS), импульсная сварка может быть выгодна для контроля скорости нагрева. Это также полезно при рельефной сварке толстых листов и при сварке металлов с низкой теплопроводностью.

Усилие электрода должно быть достаточным для полного сплющивания выступов, когда они достигают температуры сварки, и для приведения крепежного элемента в контакт с деталью из листового металла.Чрезмерное усилие преждевременно разрушит выступы, и сварной шов будет иметь неполное проплавление в центре. Сварочный аппарат должен иметь возможность следовать за движением электродов по мере разрушения выступов. Медленное отслеживание приведет к выбросу металла до того, как детали будут сведены вместе.

Испытания приварки гаек из современных высокопрочных сталей

Для испытаний были выбраны три типа приварных гаек (см. Рисунок 1 ). Были исследованы два размера резьбы (M6 и M8), обычно используемые в производстве корпусов в белом (BIW).Листовые материалы, использованные в этом исследовании (см. , рис. 2, ), имели предел прочности от 460 мегапаскалей (МПа) до 1550 МПа. ³

Сварочные испытания были направлены на установление максимально возможного диапазона силы тока, от минимально допустимого значения крутящего момента — 32 ньютон-метра (Нм) для M6 и 63 Нм для M8 — сварного шва до предела разбрызгивания. Исследовалась только одноимпульсная сварка с фиксированными настройками параметров (см. Рисунок 3 ). Для испытаний сварки использовались стационарные аппараты контактной сварки как с MFDC (постоянный ток средней частоты ~ 1000 Гц), так и с переменным током (переменный ток = 50 Гц), а для контроля процесса сварки использовались внешние измерительные устройства.

На рис. 4 показана нагрузка на отрыв в зависимости от сварочного тока для различных приварных гаек, приваренных к Dogal 600DP (толщина 1,5 мм). Цветные линии представляют утвержденный диапазон тока для каждого типа гайки.

Рисунок 2. Изученные материалы стального листа

Из-за больших выступов гаек M8 для создания сварного шва требовался более высокий сварочный ток по сравнению со сварными гайками M6. Кроме того, сварочный ток зависел от геометрического дизайна выступов.Кольцевой выступ высокопроизводительной (HP) приварной гайки требовал гораздо более высокого сварочного тока по сравнению с тремя и четырьмя выступами шестиугольной (Hex) и квадратной (SQ) гаек соответственно.

Как и ожидалось, наибольшее усилие отрыва было зафиксировано для приварной гайки HP M8 для всех листовых материалов, участвовавших в исследовании. Однако интересно отметить удивительно большую разницу в прочности между гайками, сваренными АС, и гайками, сваренными MFDC. Гайки, сваренные переменным током, продемонстрировали превосходное усилие отрыва.Это объясняется гораздо более быстрым током, создаваемым при сварке переменным током, что улучшает формирование сварного шва. AC также увеличил диапазоны тока для гаек SQ и Hex.

Для улучшения характеристик гаек и прочности соединения при сварке MFDC были проведены испытания с различными предварительными импульсами и настройками линейного изменения тока. Применение очень высокого начального импульса тока, за которым следует более низкий, повысило прочность гайки Hex M6 на отрыв более чем на 100 процентов. Однако, несмотря на текущую модификацию формы, усилие отрыва всегда было ниже по сравнению с гайками, приваренными АС.

Характеристики статической прочности

Нагрузка приварных гаек в испытаниях не отражает того, как нагрузки применяются в реальных приложениях тела. Здесь гайка монтируется на обратной стороне листа (см. , рис. 5 ), которая обычно называется пластиной с гайкой и обычно изготавливается из более толстого материала, чем окружающие компоненты листа. Таким образом, гайка должна протягиваться сквозь лист при экстремальных условиях нагрузки, что, конечно же, значительно увеличивает прочность всего резьбового соединения.

Три типа приварных гаек с резьбой M8 — SQ с четырьмя отдельными выступами, Hex с тремя отдельными выступами и круглые HP с кольцевым выступом — были включены в испытания на протягивание. ⁴ Листовой материал с цинковым покрытием DP600 трех толщин: 1,2, 1,65 и 2,0 мм.

Лист квадратный, размером 125 на 125 мм. В середине листа пробито отверстие диаметром 10 мм, относительно которого перед сваркой центрировалась гайка. Для каждой комбинации было проведено пять повторных испытаний.

В каждом испытании в гайку ввинчивался «свежий» болт, обозначенный как M845 12,9 DIN 912 с головкой под торцевой ключ. Затем к торцевой головке прикладывали нагрузку сквозным протягиванием с использованием сервогидравлической машины для испытаний на растяжение при скорости испытания 10 мм в минуту.

В испытаниях на протягивание разрушение листа произошло почти во всех испытаниях для листа толщиной 1,2 мм и 1,65 мм, в то время как разрушение резьбы было наиболее частым видом разрушения гаек, прикрепленных к листу толщиной 2,0 мм. материал (см. Рисунок 6 ).Влияние толщины листа на различные типы гаек можно увидеть на рис. 7 .

Максимальное напряжение, рассчитанное по оси Y, основывалось на общей контактной поверхности фланца приварной гайки, а не только на площади сварки.

Влияние толщины листа на максимальную нагрузку было наибольшим для шестигранных гаек. Увеличение толщины листа с 1,2 до 1,65 мм (37 процентов) увеличило максимальную нагрузку на 21 процент, а увеличение толщины листа с 1,65 до 2,0 мм (66 процентов) увеличило нагрузку на 43 процента.

Рисунок 3. Общие параметры сварки для исследования

Тенденция к разрушению резьбы в материале толщиной 1,65 мм была выше для гаек HP из-за большей площади контактного фланца — на 7 процентов больше, чем у Hex, и на 26 процентов больше, чем у SQ.

Прочность и толщина листового материала, а также площадь контакта между листом и фланцем приварной гайки влияют на режим разрушения и максимальную нагрузку. С более толстым листом резьбовое соединение было более подвержено разрушению резьбы.

На максимальное смещение, измеренное в точке, где нагрузка начинает уменьшаться, главным образом повлиял режим разрушения. Смещение всегда было меньше, когда происходило разрушение резьбы.

Характеристики усталостной прочности

Усталостная долговечность листового металла, близкая к приварной гайке, зависит от типа гайки и ее размера, толщины и прочности листового материала, типа нагрузки и направления нагрузки.

Критические сварные гайки или болтовые соединения в конструкции кузова автомобиля подвергаются главным образом изгибающим усталостным нагрузкам, которые вызывают усталостные трещины в листовом металле.Поэтому был проведен усталостный эксперимент для оценки характеристик усталости листового металла в условиях усталостного нагружения при изгибе. ⁵

Эксперимент включал изменение геометрии и размеров гаек, а также марки и толщины листового металла. Были проведены испытания как одинарного, так и двойного листа (см. , рис. 8, ). В последней конфигурации гайка была приварена к более толстому листу, который имел самый высокий предел текучести.

Два из трех типов приварных гаек, использовавшихся в статических испытаниях, также использовались для оценки усталости: шестигранная с тремя отдельными выступами и круглая гайка HP с кольцевым выступом.Исследование также включало сравнение резьбовых гаек M8 и M10.

Листовой образец был изготовлен в виде круглой пластины с внешним диаметром 120 мм. Было пробито отверстие и к центру пластины с выступом приварена гайка. Испытуемый объект помещался в приспособление, где круговой зажим гарантировал свободный диаметр листа 100 мм.

Муфта крепилась к раструбу, где резьбовое соединение было предварительно нагружено в соответствии со стандартами. Усталостная нагрузка (сила) прикладывалась к объекту испытаний через эту муфту, где длина плеча рычага (толстая труба) составляла 70 мм, для создания изгиба пластины вокруг оси X.

Результаты экспериментов по усталости обобщены на рис. 9 . Разброс результатов считался низким, поскольку каждый набор данных более или менее соответствовал подогнанной к нему кривой.

Рис. 4. Нагрузки на отрыв в зависимости от сварочного тока для различных типов гаек, приваренных к 1,5-мм стали Dogal 600DP с использованием как MFDC, так и переменного тока. Максимальное и минимальное значения сварочного тока представляют собой границы допустимого диапазона тока.

Гайки HP оказались менее опасными по сравнению с шестигранными гайками при той же величине обратной нагрузки, а конфигурация гаек HP выдержала большее количество циклов нагрузки.

Увеличение толщины листового металла казалось лучшим способом улучшить усталостные характеристики сварной гайки, в то время как увеличение размера резьбы или использование более прочного листового материала привели лишь к незначительным улучшениям. Использование высокопрочной стали для приварных гаек, подвергающихся малоамплитудным усталостным нагрузкам, не рекомендуется.

При испытаниях двухлистовых образцов усталостная трещина всегда начиналась и росла в более толстом листе, к которому приваривалась гайка. Это испытание больше напоминало реальные условия нагружения, возникающие в креплении BIW, и наглядно демонстрирует эффекты распределения нагрузки в конфигурации с двойным листом, что помогает улучшить усталостные характеристики приварной гайки.

Рекомендации

На выбор типа крепежа влияет множество факторов, таких как условия нагрузки, толщина и марка листа, производственные предпочтения, обеспечение качества и функции.Также важно установить, какая часть системы винтовых соединений является ограничивающим фактором (прочность резьбы или крепление крепежа к листовой части), чтобы избежать дорогостоящего превышения размеров.

При меньших нагрузках и небольших размерах резьбы (M6 и M8) пуансонные и сварные крепежные изделия можно считать равноценными по своей способности выдерживать нагрузку. В таких случаях характеристики конкретного производственного процесса могут определять, какая застежка лучше.

Для более высоких нагрузок и больших размеров резьбы рекомендуется сварной крепеж.Для этих условий нагружения приварная гайка также должна располагаться на стороне листа, противоположной направлению нагружения. Эта конструкция сводит к минимуму влияние дефектов сварки, поскольку гайку необходимо протягивать через лист или пластину гайки. Толщина такой пластины гайки может быть максимально увеличена до 2,0 мм. Более высокие калибры не имеют смысла, потому что в этом случае прочность резьбы, по-видимому, является ограничивающим фактором.

Использование более высокопрочных сталей в кузовах автомобилей также повлияло на технологию крепления.Из-за концепции легирования этих материалов сварные крепежные детали имеют проблемы с пониженной свариваемостью. Переменный ток, по-видимому, превосходит сварку постоянным током с точки зрения представления широкого диапазона тока или сварочного лепестка. Однако при соответствующей настройке параметров сварки, таких как формирование импульса, даже высоколегированные марки, такие как TRIP (пластичность, вызванная превращением) и стали, легированные бором, могут быть сварены с удовлетворительным качеством.

Для ударных нагрузок и усталостных нагрузок в режиме короткого срока службы крепежные детали с кольцевыми выступами являются хорошим выбором, хотя их также труднее всего приваривать.Плоская поверхность листа необходима для соответствия непрерывной проекции. Кроме того, для этого типа приварной гайки не существует надежного метода неразрушающего контроля. Таким образом, обеспечение качества включает в себя деструктивную проверку на уровне узла сборки, чтобы предотвратить высокий процент брака и расходы.

Как прикрепить штифты с помощью рельефной сварки

Выступающая сварка представляет собой форму точечной сварки, при которой выступ материала одной металлической части вплавляется в другую, образуя прочное соединение. Это особенно полезный метод, когда у вас несоответствие толщины материалов, например, сплошной штифт приваривается к очень тонкому листовому материалу.

Чтобы это работало на нас, штифту нужен небольшой конус на одном конце. Этого материала достаточно для приваривания к листу, но не слишком много, чтобы повредить сам лист.

На данном этапе моей целью является использование стандартного ручного аппарата для точечной сварки (такие можно найти в магазинах скобяных изделий или автозапчастей). В идеале вам нужны точные и последовательные настройки напряжения/силы тока, времени сварки и давления. К сожалению, у этого типа сварочного аппарата очень мало возможностей контролировать любую из этих переменных для точечной сварки.Напряжение и сила тока фиксированы, время включения-выключения — это подпружиненный переключатель, управляемый вашим пальцем, а давление зависит от того, насколько сильно вы сжимаете ручку, чтобы зажать две части между двумя зондами. Однако ранние испытания показали, что можно добиться надежного сварного шва…

Первоначальная установка представляет собой устройство для точечной сварки с нестандартным столом, позволяющим размещать листы в отдельном приспособлении на точной высоте датчиков. Это приспособление можно распечатать на 3D-принтере для любого необходимого размера листа и легко установить / снять с помощью магнита.Отверстие для штифта имеет в основании кусок меди для контакта с нижним щупом. Затем в отверстие вставляется булавка, а сверху укладывается листовой материал. С легким нажатием и кратчайшим щелчком происходит сварка!

В целом я доволен тем, насколько хорошо держатся сварные швы, но очевидно, что они все еще довольно грубые, что приводит к таким проблемам, как… в конце концов)
2.Давление прижима трудно оценить. Булавка должна хорошо соприкасаться с листом, но не слишком сильно.
3. Переключатель трудно нажимать настолько быстро и последовательно, насколько это необходимо. Следовательно, очень легко проделать дыры в листе или создать слабый сварной шов.

Итак, каковы следующие шаги?…
1. Обычно блок Tufnol фрезеруют и используют в качестве шаблона, так как он является одновременно термостойким и хорошим электрическим изолятором. Но я думаю, что хотел бы сохранить удобство возможности 3D-печати приспособлений.Таким образом, чтобы получить лучшее из обоих миров, решение может состоять в том, чтобы увеличить отверстие для штифта, заполнить смолой и просверлить его по размеру. Затем, возможно, используйте ленту Kapton для защиты верхней и нижней поверхностей от тепла, передаваемого в лист.
2. Возможно, какой-нибудь пружинный натяжитель, прикрепленный к рукоятке сварочного аппарата, позволит контролировать усилие зажима?
3. Я думаю, что сервопривод, управляемый Raspberry Pi (или аналогичный), будет преимуществом в точном управлении временем включения/выключения.

Приварные опорные/охлаждающие кольца

Имперские сварные опорные/охлаждающие кольца доступны в следующих вариантах:

Длинные прокладки | Короткие прокладки | Обычная (без прокладок) | Прокладки штампованного типа | Непрерывные распорки конькового типа | Морской / Военный | Тип с развальцовкой на конце трубы

Длинные распорки

Также могут называться длинными штифтами, выбивными штифтами или съемными штифтами, сварное кольцо этого типа легко выравнивает стыки труб даже при значительных отклонениях внутренних диаметров и автоматически устанавливает требуемый корень зазор для лучшей сварки.После прихватки концов труб длинные прокладки легко снимаются. Штифты со скошенной кромкой обеспечивают посадку с жестким допуском и чистую зачистку. Стабильно получаются сварные швы с полным проплавлением и рентгеновским контролем.

Длинная прокладка

Длинная прокладка Диаграмма

Короткие прокладки

Короткие проставки / Короткие штифты могут быть легко использованы сварщиком на первом проходе, если это необходимо. Сварное кольцо этого типа работает аналогично стилю с длинной прокладкой, но с дополнительным преимуществом: либо удаление коротких штифтов, либо просто вплавление в сварной шов.Высота распорки достаточна для преодоления небольших отклонений диаметра трубы. Необходимый корневой зазор устанавливается легко.

Короткая прокладка / короткий штифт

Короткая прокладка / схема короткого штифта

Обычная (без прокладок)

Этот тип сварного кольца позволяет сварщику регулировать отверстие в корне по желанию в зависимости от толщины стенки, скорости начального прохода и т. д.

Гладкое приварное кольцо (без прокладок)

Гладкое приварное кольцо (без прокладок) Диаграмма

Штампованные прокладки

Эти типы приварных колец имеют прокладки, выбитые из основного кольца, что устраняет посторонние материалы из корня соединения.Распорки штампованного типа обычно имеют высоту, приблизительно равную половине толщины поперечного сечения опорного кольца, и не являются съемными.

Штампованная прокладка

Штампованная прокладка Схема

Ребристая непрерывная прокладка

Механически обработанный прокладочный буртик на сварном кольце этого типа обеспечивает идеальное расстояние между соединениями для сварки. Непрерывный гребень охватывает все корневое отверстие и обеспечивает 100% сварку с минимальным использованием сварочных электродов.

Непрерывная прокладка конькового типа

Непрерывная прокладка конькового типа Диаграмма

*На приведенном выше рисунке показаны типичные размеры поперечного сечения кольца, поставляемого для размеров труб до 4 дюймов NPS включительно. Свяжитесь с нами для получения подробной информации о других размерах. Все размеры могут быть изменены по запросу.

Морской / Военный

Это сварное кольцо используется в основном для судов, которые должны соответствовать военным требованиям. Детали полностью соответствуют стандарту MIL-STD-22D.

Схема приварного кольца военно-морского флота / военного назначения

Тип с развальцованным концом трубы

Уникальная конструкция Imperial для использования с развальцованными концами труб. Внутренние фаски исключают перетирание электрических кабелей при прокладке подземных линий электропередач.Механически обработанный прокладочный валик обеспечивает идеальное расстояние между стыками при монтажных сварках с минимальным использованием сварочных электродов.

Приварное кольцо с развальцовкой на конце трубы

Схема с развальцовкой на конце трубы

ТРУБОПРОВОДНАЯ КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Деталь, показывающая внутренний зазор между охлаждающим кольцом и внутренним диаметром развальцованной трубы.

Сварка сопротивлением – части, типы, процесс, схема, применение, PDF

Сварка сопротивлением Определение:

• Сварка сопротивлением является одним из старейших процессов электросварки, используемых сегодня в промышленности.Сварка производится сочетанием тепла, давления и времени.
• Все виды сварки сопротивлением, точечная сварка, шовная сварка, рельефная сварка и т. д. работают по одному и тому же принципу выделения тепла за счет электрического сопротивления.

Сварка сопротивлением Принцип работы/схема/процесс:

Когда ток проходит через электрическое сопротивление, он выделяет тепло.

Тот же принцип используется в электрической катушке.

Количество выделяемого тепла зависит от сопротивления материала, состояния поверхности, подводимого тока, продолжительности подаваемого тока и т. д.

Выработка тепла происходит за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Ток во всей цепи одинаков.

Теплота пропорциональна произведению сопротивления на квадрат силы тока и на время.

, следовательно Уравнение тепловыделения: (H=I ² Rt).

Где,

• H=выделенное тепло в джоулях.
  I=Ток в амперах (Amps).
  R=Сопротивление в омес.
  T=время протекания тока в секундах.
  Высшее тепло возникает там, где сопротивление максимально, именно там, где оно необходимо для этого процесса.

Оборудование для контактной сварки / Детали:

Чтобы начать процесс сварки или подать питание для сварки, сначала мы включаем.

Инициирующий переключатель подключается к таймеру и от таймера, к нему подключается еще два устройства контактной точки и включается питание переменного тока.

Точки подрядчика работают как соединение между сетью переменного тока и понижающим трансформатором.Это работает как промежуточный переключатель.

Здесь напряжения больше, которые дополнительно уменьшаются в понижающем трансформаторе.

Работа понижающего трансформатора заключается в снижении напряжения во вторичной обмотке по сравнению с первичной обмоткой.

Вторичная обмотка подключается к понижающему трансформатору для получения питания на электроды, а также для уменьшения их электрического сопротивления между ними.

Электрод – это проводник, по которому проходит ток, и здесь он используется для соединения двух заготовок.

Через порт поступает воздух, который в дальнейшем используется для создания давления.

Используется для подачи давления с помощью воздушного клапана.

Основным требованием процесса является низковольтный и сильноточный источник питания.

Это достигается с помощью понижающего трансформатора с возможностью иметь разные ответвления на первичной стороне, как это требуется для различных материалов.

Вторичные обмотки соединены с электродами, изготовленными из меди для уменьшения их электрического сопротивления.

Время подачи электроэнергии необходимо тщательно контролировать, чтобы выделяемого тепла было достаточно для расплавления соединения, а последующее плавление происходило за счет силы (кузнечной сварки) на соединении.

Требуемое усилие может быть обеспечено механически, гидравлически или пневматически, как показано на рисунке.

Для точного контроля времени доступны сложные электронные таймеры.

Критической переменной в процессе контактной сварки является контактное сопротивление между двумя пластинами заготовки и их сопротивление.

На контактное сопротивление влияет качество обработки поверхности пластины, поскольку более шероховатая поверхность имеет более высокое контактное сопротивление.

На контактное сопротивление также влияет чистота поверхности.

Оксиды или другие загрязнители, если они присутствуют, должны быть удалены перед попыткой контактной сварки.

Сопротивление Сварочные Типы:

Дефекты, применение, преимущества и недостатки сопротивления сварки:

Дефекты в сварке сопротивления:

• Трещины
• Электродный депозит на работе
• Пористость или полости
• Pinholes
• . Неправильное проплавление сварного шва

Применение:

• Основное применение этой сварки – соединение внахлестку, но есть и другие.

Преимущества сварки сопротивлением:

• Возможность высокой степени контроля процесса
• Возможность высокой степени механизации
• Хорошие механические свойства
• Высокоскоростная сварка
• Легко автоматизируемая 9063
• Экономичность

Недостатки контактной сварки:

• Высокая стоимость оборудования и инструментов.
• Ограничение требований к конструкции соединения
• Начальные затраты на оборудование
• Низкая прочность на растяжение и усталостная прочность
• Сварные швы неправильной формы

Сварочные аппараты емкостного разряда, одноимпульсные лабораторные сварочные аппараты сопротивления, брошюра с инструкциями

Преимущества аппарата для точечной сварки CD

Аппараты для емкостной контактной сварки, также называемые емкостными сварочными аппаратами или аппаратами для сварки методом непрерывного разряда, имеют много преимуществ по сравнению с другими типами сварочных аппаратов:

• Устройство быстрого сброса энергии для сварки металлов с высокой проводимостью, таких как медь
• Небольшие зоны термического влияния
• Повторяющееся выделение энергии независимо от колебаний сетевого напряжения
• Возможность чрезвычайно точной регулировки энергии
Сварочные аппараты CD

— одно из самых экономичных решений для точечной контактной сварки.Независимо от того, производите ли вы аккумуляторные батареи или микроскопические узлы, аппараты для контактной сварки Sunstone CD — самые доступные и точные аппараты для контактной точечной сварки на рынке.

Основы точечной точечной контактной сварки

Во время контактной сварки большой электрический ток используется для сплавления металлов сварного шва в одном месте или в точке, отсюда и термин «точечная сварка». Это пятно сварки или «самородок» образуется в течение первых нескольких миллисекунд процесса сварки.Сварщик CD выполняет превосходную точечную сварку по нескольким причинам. Это позволяет чрезвычайно быстрое высвобождение энергии с большими пиковыми токами. Скорость разряда сварочного аппарата CD позволяет больше энергии направить на формирование сварного шва и меньше на нагрев окружающего материала. Сварщики CD также сохраняют зону термического влияния – область, где свойства металла были изменены – локализованной на небольшой площади вокруг точки сварки. Быстрый энергетический разряд позволяет сваривать электро- и теплопроводные материалы, такие как медь или алюминий.В дополнение к этим функциям, емкостные сварочные аппараты обеспечивают повторяемость сварных швов даже при колебаниях сетевого напряжения, поскольку энергия сварки сохраняется перед использованием. На рис. 1 показан пример кривой емкостного разряда.

Понимание сопротивления сварке

Точечная сварка зависит от удельного сопротивления (сопротивления) металла нагреванию и плавлению металла. В процессе сварки через свариваемые материалы пропускают электрический ток.Сопротивление металла заставляет его нагреваться и плавиться. В процессе плавления есть две отдельные фазы, а именно: нагрев из-за контактного сопротивления свариваемых материалов и нагрев из-за сопротивления объемного материала.

На рис. 2 показан пример микропрофиля поверхности. В микромасштабе поверхности шероховатые, а сопрягаемые поверхности соприкасаются только в ограниченном количестве мест. Поскольку поверхности имеют ограниченную площадь контакта, эта область имеет более высокое электрическое сопротивление, чем объемное сопротивление металлов.Сопротивление называется контактным сопротивлением. При точечной сварке контактное сопротивление является наиболее важным фактором формирования сварного шва. В течение первых нескольких миллисекунд формирования сварного шва металлические перемычки с высоким сопротивлением плавятся, позволяя другим перемычкам соприкасаться, чтобы продолжить процесс плавления. Когда все мосты сплавлены, контактное сопротивление равно нулю. Затем объемное сопротивление металла завершает сварку.

Давление сварки

Одним из способов регулирования контактного сопротивления является давление сварочных электродов.Высокое давление электрода снижает контактное сопротивление, поскольку давление создает больше металлических мостиков или точек контакта (рис. 2). Когда контактное сопротивление уменьшается, на границе раздела материалов потребляется меньше сварочной энергии, и, следовательно, сварной шов холоднее. И наоборот, меньшее давление сварки приводит к более высокому контактному сопротивлению и более горячему сварному шву. Давление электрода также влияет на прочность сварного шва. Приложенное давление сжимает жидкий металл во время процесса сварки и позволяет металлу смешиваться и затвердевать.Необходимо использовать соответствующее давление, чтобы обеспечить правильное формирование сварного шва. В таблице 1 показано, как давление электрода влияет на формирование сварного шва.

Таблица 1: Свойства сварки с давлением электрода.Прочность сварного шва связана с перемешиванием сварного шва.

Конфигурации электродов

На рис. 3 показаны несколько конфигураций электродов, используемых при контактной сварке. Рисунок 3а. называется прямым или встречным швом. Во время сварки ток проходит от одного электрода через обе заготовки и от противоположного электрода. Рисунок 3б. показана конфигурация ступенчатого электрода. Эта конфигурация используется, когда есть доступ только к одной стороне заготовки, и электрод можно разместить на обоих материалах.Рисунок 3с. является последовательной или параллельной конфигурацией. Применяется, когда электроды можно разместить только на одной металлической поверхности с одной стороны. Эта конфигурация сварки требует больше энергии сварки, поскольку ток распределяется между двумя заготовками.

CD Энергия сварки

Сварочный аппарат с емкостным разрядом контролирует напряжение сварочных конденсаторов. Однако энергия, накопленная в конденсаторе, зависит от квадрата напряжения (см.1). Небольшая разница в сварочном напряжении приводит к большой разнице в энергии сварки. Пиковые сварочные токи и напряжения возникают в начале цикла сварки, а затем экспоненциально падают (см. рис. 1).

Использование одноимпульсных точечных сварочных аппаратов Sunstone

Индикация энергии сварки

На рис. 4 показана передняя панель сварочного аппарата Sunstone Single Pulse CD.ЖК-дисплей показывает напряжение сварки. Чтобы преобразовать сварочное напряжение в ватты*секунды (Джоули), используйте формулу. 1 или см. упрощенный список в таблице 2.

Регулировка энергии и контроль пульса

позволяют в значительной степени контролировать весь процесс сварки. Энергия, сохраняемая и выделяемая при каждом сварочном разряде, может бесступенчато регулироваться между минимальным и максимальным значениями.Регулятор ширины импульса позволяет точно контролировать продолжительность сварочного импульса и энергию, выделяемую при каждом импульсе. Ручка сварочного напряжения регулирует общий запас энергии сварщика (см. Таблицу 2 и уравнение 1), а также устанавливает пиковый сварочный ток. Пиковый ток можно рассчитать путем деления напряжения сварки на общее сопротивление системы. Типичные значения пикового тока при сварочном напряжении и нагрузке приведены в таблице 4. Количество энергии, выделяемой для каждой настройки ширины импульса, показано в таблице 3 и зависит от сварочной нагрузки (сопротивления).

Sunstone Single Pulse имеют частоту повторения сварных швов до 166 сварок/мин (ограничение, определяемое аппаратным обеспечением) при использовании внешнего усилителя питания. Без бустера питания пользователь может рассчитывать на частоту повторения (до максимальной энергии) 30 сварок/мин и 13 сварок/мин для CD100SP и CD200SP соответственно. В таблице 5 приведены дополнительные сведения о частоте повторения в зависимости от сварочного напряжения.

Как использовать шкалу ширины импульса

Управление напряжением (накоплением энергии) и длительностью импульса позволяет пользователю управлять как энергией, выделяемой в процессе сварки, так и пиковым электрическим током, которым подвергается свариваемый материал.Эти параметры важны при сварке материалов с разнообразными тепловыми и электрическими свойствами.

Существует несколько факторов, которые следует учитывать при выборе правильной настройки ширины импульса. Например, при сварке материалов с высокой проводимостью, таких как медь, пиковый сварочный ток должен быть выше, чем у резистивных материалов (например, стали). Таким образом, для сварки тонкой медной детали может потребоваться высокое сварочное напряжение (пиковый ток), но небольшая длительность импульса (общая энергия).И наоборот, для тонкой стальной детали может потребоваться более низкое сварочное напряжение (пиковый ток) и более длительная длительность импульса (для обеспечения достаточной энергии). На рис. 6 показано, как соотносятся напряжение, пиковый ток и энергия.

Активация сварки

Сварочные аппараты активируются с помощью внешнего пускового порта, расположенного на задней панели сварочного аппарата (см. рис. 5). Триггер использует разъем DIN 3 и требует экранированного провода. На рис. 7 показано правильное размещение контактов для пользовательских внешних кабелей запуска.Схема показана, как если бы вы смотрели на заднюю панель. Стандартный разъем внешнего триггерного кабеля — SD-30LP производства CUI Inc.

Приспособления для сварки

Sunstone Engineering предлагает широкий выбор сварочных наконечников и сварочных головок для различных сварочных работ. Ручные сварочные приспособления позволяют гибко размещать электроды, а фиксированные сварочные головки обеспечивают контроль и точность.В Таблице 3 указаны настройки импульса, которые следует использовать с различными кабелями (нагрузками). В таблице 4 указаны пиковые токи, которые можно ожидать при общей длине кабеля 6 футов. Как правило, для ручных инструментов используется проволока калибра 4 или 8 AWG, а сварочные головки подключаются с помощью проволоки калибра 1 или 4 AWG. Медные соединительные стержни подходят для шпилек 1/4 дюйма (6 мм).

Определение характеристик сварки

Как правило, для определения правильных параметров сварки для нового процесса сварки необходимо выполнить испытание на растяжение сварного шва.Во время испытания сварные швы растягиваются до разрыва с учетом определенного усилия или критериев производительности. Например, приварка никелевой полосы к никелированной стали, обычно наблюдаемая при производстве аккумуляторных батарей, должна разъединиться, оставив отверстия в тонком никелевом металле и приварить самородки на клеммах батареи.

Рекомендации по охлаждению сварочного аппарата

При использовании одноимпульсных сварочных аппаратов Sunstone требуется надлежащая вентиляция, как показано на рис. 8.На рисунках 9 и 10 показаны максимальные частоты повторения и время непрерывного использования для сварочных аппаратов CD100SP и CD200SP (соответственно). Периоды охлаждения после максимального времени использования должны составлять от 5 до 10 минут. Оставьте сварочный аппарат включенным в течение этого периода охлаждения.

Требования к напряжению и мощности

могут быть настроены пользователем для подключения к сети переменного тока 110 или 220 В.Выберите соответствующую настройку (110 или 220 В переменного тока) на стороне сварочного аппарата, как показано на рис. 4. В сварочном аппарате используется предохранитель 5 мм х 20 мм на 5 А. Для работы сварочного аппарата следует использовать настенную цепь мощностью 300 Вт.

Таблицы

Краткий справочник Таблицы 2 – 7 содержат полезную информацию по использованию сварочных аппаратов Sunstone Single Pulse.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Все сварные швы выполняются при низком напряжении для повышения безопасности эксплуатации.Пожалуйста, следуйте этим пунктам, чтобы обеспечить себе комфорт и безопасность.

1. Всегда надевайте защитные очки при работе с аппаратами для точечной сварки и сварочными головками.
2. Перед сваркой снимите украшения с рук.
3. Не прикасайтесь к местам сварки сразу после сварки, так как они могут быть горячими.
4. Будьте осторожны, чтобы не защемить пальцы движущимися частями сварочной головки или между сварочными электродами.