Режимы точечной сварки, параметры

Точ. сварка

Жесткие режимы

Жесткие режимы обеспечивают более высокую производительность и меньший расход энергии. Ввиду того, что поверхность деталей под электродами при жестких режимах нагревается сравнительно меньше, электроды нагреваются слабее в, несмотря на рост давления, расход их снижается. Заметно уменьшается глубин2 вмятая в месте сварки и коробление изделия. В целом жесткие режимы целесообразны, прежде всего, в массовом производстве, где выигрыш в производительности и расходе энергии полностью окупит дополнительные расходы, связанные с приобретением, эксплуатацией и питанием более мощного оборудования.

Сила и плотность тока.

С увеличением толщины свариваемых листов сила тока должна повышаться. Для сварки низкоуглеродистых сталей средней толщины на серийных машинах ориентировочный выбор силы тока l может осуществляться по следующему соотношению:

l=6500qa,

Где q толщина свариваемых листов в мм.

При сварке листов различной толщины выбор параметро производится во условию достаточности нагрева и деформации более тонкого листа. Потому а приведенном соотношении и в последующих величина q отнесена к более тонкому листу.

Плотность тока I для жестких режимов выбирается в пределах 120 — 360 д/Лм*, для мягких 80— 160 а мм2.

С увеличением толщины листов плотность то/? снижается. Когда металл свариваемых деталей обладает повышенной тепло- и электропроводностью, плотность тока должна увеличиваться. Так, при сварке алюминия или его сплавов плотность тока иногда достигает 1000 а/мм2 и выше. Как упоминалось ранее, плотность тока должна выбираться большей, когда по каким-нибудь соображениям давление принимается повышенным.

Контактная точечная сварка

Время нагрева

Как и сила тока, время нагрева (tcs) возрастает с увеличением толщины деталей. Ориентировочно для сварки малоуглеродистой стали на жестких режимах время нагрева может выбираться по соотношению

tce — (0,1 -f-0.2) q сек.,

где q — толщина более тонкого листа в мм.

Меньшее время нагрева брать не рекомендуется, так как случайные, даже незначительные погрешности в работе регулятора времени могут вызвать серьезные отклонения от требуемого нагрева и качества сварки.

Для сварки листов толщиной до 3 мм на мягких режимах подбор времени нагрева может производиться пo соотношению.

I = (0.8×1) q сек.

Слишком длительный нагрев может вызвать перегрев металла в зоне сварки.

Для сварки металлов с высокой теплопроводностью время сварки принимается малым (при большой силе тока), при сварке закаливающихся сталей, наоборот, во избежание образования закалочных трещин при быстром охлаждения время нагрева часто приходится увеличивать (при соответствующем снижении тока).

Ход точечной сварки

Распространенные дефекты

Как и при выполнении любых работ могут возникнуть различные дефекты сварки точечным способом. Для того чтобы не возникали различные дефекты, требуется знать их и обращать дополнительное внимание на место возможного его появления. К самым распространённым дефектам относят:

Непровар поверхности частично либо полностью. Чаще всего непроваривание происходит по причине низкокачественных электродов, невысокой силы тока либо чрезмерным сжатием. Чаще всего дефект виден при осмотре, при помощи спец приборов можно понять насколько некачественный шов. Также при помощи прибора можно определить наличие непроваренных мест даже в визуально нормальном шве.
Трещины. Это достаточно распространенные дефекты, которые появляются из-за использования высокого тока либо неочищенных деталей.
Разрывы у кромок. Данный дефект является не очень распространённым, но также может встречаться. При расчёте, где будет сварочная точка, необходимо учитывать расстояние, которого хватит для создания качественного шва. На материалах различной толщины это расстояние будет разным.
Внутренний выплеск. Такой дефект не всегда можно заметить сразу же после завершения варки. Дефект образовывается из-за того, что жидкий материал при варке выходит за пределы ядра, из-за чего между деталями появляется зазор. Главной причиной, по которой возникает такой дефект, является подача длительного импульса на большом токе, что приводит к чрезмерному расплавлению ядра. Если это вызвано тем, что аппарат совершенно новый, то стоит попробовать выполнить несколько точек на ином материале для наладки инструмента.
Наружные выплески. Достаточно очевидный дефект, который появляется по причине плохого зажатия металлических частей. Из-за отсутствия момента ковки отсутствует возможность соединить заготовки и расплавленная масса появляется снаружи металлического элемента.
Появление вмятин. Чрезмерное сжатие заготовки либо использование электродов небольшого диаметра приводит к появлению вмятин. Также из-за этих факторов может увеличиваться зона плавки, что приводит к возникновению дефектов на готовом шве.
Прожиг. Это самый распространённый дефект. Причин появления данного дефекта может быть несколько, но чаще всего прожиг появляется по причине загрязненных поверхностей свариваемых частей либо кончика проводника.

Давление

Выбор давления (P) производится в зависимости от толщины, состояния и материала заготовок, а также от характера принятого режима нагрева.

Для сварки малоуглеродистой стали давление в зависимости от толщины выбирается do формуле

P=(60×200)q кг.

где q —толщина в мм.

Удельное давление имеет предел Зх10 кг/мм2.

Мягкую горячекатаную сталь возможно спаривать при меньших давлениях. Холоднокатаная сталь, получившую повышенную твердость наклепа, требует некоторого повышения давления (на 20—30%). Когда заготовки плохо выправлены и имеют коробления, то, прежде чем плотно сдавить листы на участке сиамки, приходится произвести правку под электродами. Общее требуемое усилие а этом случае должно быть увеличено, особенно при больших толщинах. Так, для листов толщиной 3—6 мм только это дополнительное усилие составляет 100—400 ке. По этой же причине усилие должно возрастать и тогда, когда точки располагаются о тех местах свариваемого узла, где сдавливание листов затруднено (вблизи ребер и других элементов жесткости, а местах сопряжения деталей но радиусу и т. д.).

Удельное давление возрастает вместе с прочностью свариваемого металла. При сварке низколегированных сталей оно может составить 120—160% к удельному давлению для малоуглеродистой стали, при сварке аустенитно и жаропрочных сталей и сплавов но повышается в 2—3 раза.

Диаметр электрода. Диаметр электрода (d) определяет плотность тока, удельное давление и степень интенсивности охлаждения поверхности детали.
На электрическое сопротивление зоны сварки диаметр электрода влияет относительно мало, лишь в конечной стадии на- грела, когда достигается полное соприкосновению поверхностей электрода и детали.
Поэтому яри длительном нагреве влияние диаметра электрода сказывается сильнее. Диаметр электрода возрастает с толщиной деталей.
Для толщины до 3 мм диаметр электрода рассчитывается но следующей формуле:

D=2q+3мм,

где q — толщина более топкого листа.

Для деталей с большей толщиной расчет ведется по формуле

Изменением диаметра электрода часто пользуются для выравнивания нагрева отри сварке деталей, неодинаковых по толщине или по роду металла.

В ходе процесса сварки под влиянием сильного нагрева и большой механической нагрузки рабочая часть электрода меняется с образованием грибовидною утолщения, а поверхность загрязняется окислами металла. Увеличение фактического диаметру электрода при неизменных силе тока и усилии сжатия означает снижение плотности тока и удельного давления. Вследствие этого интенсивность нагрева в сварочном контакте сильно уменьшается, а уплотнение металла затрудняется и сварка может оказаться некачественной. Кроме того, загрязнение поверхности электродов может вызвать увеличение переходного сопротивления, перегрев и даже оплавление поверхности листов. Обычно считают, что связанное с износом возрастание диаметра более чем на 10% уже недопустимо. Такие электроды должны зачищаться напильником, специальным приспособлением или перетачиваться.

Основные физические параметры для контактной сварки

Главные параметры режимов контактной сварки – сила тока, длительность протекания и усилие, с которым сжимаются соединяемые детали:

Сила сварочного тока. Измерения этого параметра проводятся в Амперах или кило-Амперах, замеры производятся с помощью специальных приборов.
Усилие сжатия для свариваемых деталей. Измеряется в декаНьютонах. Замеры также производятся с помощью специального оборудования.
Длительность протекания сварочного тока. Измеряется секундами, засекается таймером.
В редких случаях с целью уплотнения ядра сварки может быть применено также ковочное усилие.

Итоги

Применение контактной сварки из инвертора своими руками позволяет соединять металлы и сплавы разных марок с помощью высокой температуры электрического тока, провоцирующей пластическую деформацию зоны контакта деталей при их сжатии.

Технология контактной сварки имеет широкую область применения: активно применяется в быту и промышленных масштабах при изготовлении больших партий однотипных изделий из металла.

Важно соблюдать технологию, нанести на схему обозначение контактной сварки, применить рекомендуемые производителем электроды, правильно выбрать режимы работы агрегата, тогда сварные швы приобретут высокое качество и долговечность.

Технологический процесс

Процесс точечной сварки проводится по следующим этапам:

Свариваемые элементы складываются внахлёст.
В месте будущего соединения элементы зажимают между двумя электродами. Эти электроды, будучи подключёнными к трансформатору, проводят ток к месту сварки.
С подачей тока происходит нагрев свариваемых деталей в точке, которая зажата между электродами.
Необходимо подождать, пока внутренние слои металла достигнут пластичности.
После выключения тока нужно некоторое время осуществлять давление на электроды. Это делается для того, чтобы расплавленный метал нормально кристаллизировался.

После проведения работы на месте сварки можно увидеть литую точку сварного соединения.

Преимущества и недостатки

К плюсам сварки данным способом можно отнести:

достаточно «чистый» способ варки;
не нужно использовать дополнительные составляющие в виде газов флюсов и другого;
отсутствие разнообразных отходов и шлаков;
так как сварка происходит без использования газа, то не выделяются вредные вещества и сварщик более защищен в этом вопросе;
сварка точечным способом имеет высокий КПД;
при необходимости выполнения большого количества работ возможно использование различных автоматизированных агрегатов;
высокое качество стыков за очень короткий промежуток времени.

При соблюдении всех норм и стандартов при выполнении точечной сварки можно получить шов высокого качества, который будет предельно аккуратен и надежен.

Недостатки точечной сварки:

сложно реализуемое скрепление при сварке разных металлов;
при превышении подачи импульса возможно разбрызгивание металла;
сложности конструкции при варке нескольких точек одновременно;
усложнение конструкции электродов и их использования при многоточечной сварке.

Сферы применения

В производстве такая сварка применяется для соединения заготовок разной и одинаковой толщины: это могут быть пересекающиеся стержни, стальные листы, цветные сплавы, двутавры, уголки и иные профильные заготовки. Такой способ эффективен при сварке автомобильных и тракторных деталей и железнодорожных вагонов.

Нашлось применение точечной сварки и в домашних условиях. С помощью купленных или самодельных сварочных аппаратов проводят ремонт электрических кабелей, деталей микроэлектроники, бытовой техники и многого другого.

Роль пластической деформации

Пластическая деформация металла вызывается как внешними, факторами – усилием со стороны электродов, так и внутренними – напряжениями, возникающими при несвободном расширении металла зоны сварки. При точечной, шовной, рельефной и стыковой сварке сопротивлением пластическая деформация металла присутствует на протяжении всего процесса сварки: от формирования холодного контакта до проковки соединения. При сварке оплавлением деформация происходит на этапе предварительного подогрева и осадки.

Основная роль пластической деформации при точечной, шовной и рельефной сварке заключается в формировании электрического контакта, в образовании пластического пояса для удержания расплавленного металла от выплеска и ограничения растекания сварочного тока во внутреннем контакте, в уплотнении металла на стадии охлаждения.

Основная роль пластической деформации при стыковой сварке заключается в удалении оксидов для образования металлических связей в стыке (второй этап цикла сварки) и электрических контактов (преимущественно в течение первого этапа нагрева). Деформация вызывается действием усилия сжатия, создаваемого приводом сварочной машины. Для образования начального электрического контакта достаточно небольшого давления, при котором происходит микропластическая деформация рельефа поверхности торцов. Для удаления оксидов и образования связей требуется относительно большая объемная пластическая деформация деталей. При стыковой сварке в большинстве случаев используется свободная схема объемной деформации, при которой металл течет без какого-либо внешнего ограничения. В процессе стыковой сварки о величине деформации судят по укорочению деталей, вызванному осадкой.

Аппарат для точечной сварки

Существуют разнообразные приборы для сварки точечным способом, но все сварочные аппараты имеют схожую конструкцию. Независимо от того, для чего предназначен прибор, основные конструктивные элементы будут практически одинаковыми.

В простом приборе может отсутствовать регулятор силы. В таком случае мастер самостоятельно регулирует силу сжатия и длительность воздействия на металл. Очень важно контролировать в процессе состояние электродов.

Многие мастера используют самодельную точечную сварку, которая изготавливается всего за 20-30 минут. Благодаря несложной конструкции аппарат можно сделать самостоятельно.

Основной частью самодельного аппарата является трансформатор. Чаще всего умельцы используют трансформатор от микроволновки. Тип трансформатора не столь важен, главное — мощность. Оптимальным параметром является показатель 0,9-1 кВт. От трансформатора потребуется только магнитопровод и первичная обмотка, поэтому все лишние детали могут выбиваться либо выковыриваться любыми подручными способами.

Вторичную обмотку потребуется сделать самостоятельно. Для этого берётся медный провод большей толщины, диаметр которого составляет не менее 1 см. После переделки аппарат может выдавать до 1000А, что позволит качественно сварить не толстые металлические листы. Для увеличения мощности агрегата можно объединить несколько однотипных трансформаторов в один.

Применение технологии на практике

Электрическая точечная сварка позволяет создать образование неразъемного соединения кромок металлических деталей при помощи высокой температуры от проходящего электрического тока из инвертора и пластической деформации зоны их контакта при сжатии.

Она предоставляет сварщику уникальную возможность работать с широким диапазоном свариваемых толщин: от 1-2 микрометров до 30 миллиметров.

Архиважная роль при данном методе выполнения сварных операций отведена электрическому сопротивлению зоны соединения, поэтому его также называют электрической сваркой сопротивлением. Правила проведения сварочной операции контактным методом описаны государственными стандартами 15878-79.

Технология контактной сварки.

Достоинства применения точечной технологии сваривания очень широки.

Опишем наиболее значимые из них:

на выполнение соединений металлических деталей требуется крайне малый промежуток времени;
технология позволяет проводить операции с потреблением большой мощности;
сварной процесс может быть автоматизирован, что позволяет интегрировать сварочные агрегаты для контактной сварки в производственные линии на крупных предприятиях;
сварные швы, созданные таким методом, отличаются высокими эксплуатационными параметрами, вне зависимости от уровня квалификации мастера;
при работе не требуются специальные материалы, особенные комплектующие: присадочная сварочная проволока, флюс, защитный газ и т.п.;
электроды для точечной технологии доступны по стоимости и встречаются во многих специализированных магазинах.

Помимо точечной, большим перечнем достоинств характеризуются иные виды разновидности контактной сварки: стыковая, шовная и пр. Но именно точечная сварка наиболее распространена сегодня.

Она актуальна при изготовлении крупногабаритных строительных конструкций, космических агрегатов, миниатюрных полупроводниковых устройств, микросхем. Такое положение дел объясняется универсальностью контактного метода сваривания деталей из металла.

Практически все известные человечеству конструкционные материалы могут соединяться с помощью данной технологии в единое изделие: разнообразные виды низкоуглеродистой, легированной стали, жаропрочные, коррозионно-устойчивые сплавы, сплавы алюминия с иными металлами, магния и титана, т.п.

Также точечная сварка своими руками актуальная для выполнения ремонтных операций в небольших мастерских, СТО и т.п. С ее помощью собирают автомобили, железнодорожные вагоны, самолеты, возводят железобетонные конструкции, создают радиоэлектронные агрегаты.