Контактная сварка это кратко

Обновлено: 05.07.2024

Контактная (или электроконтактная) сварка – один из распространенных типов сварки, чаще всего применяемый для скрепления тонких металлических листов или небольших однотипных деталей. При этом способе происходит кратковременный нагрев соединяемых поверхностей током высокого напряжения, и одновременное придавливание их друг к другу в зоне контакта, в результате чего образуется сварной шов. Благодаря своей простоте, высокой производительности и малым затратам на расходные материалы такой метод часто используется на производстве.

Принцип работы аппаратов контактной сварки

Сущность метода контактной сварки состоит в том, что скрепляемые поверхности одновременно нагреваются до пластичного состояния и подвергаются механической деформации. Поэтому основных блоков в сварочном аппарате два:

1. Механический, включающий в себя:

сами электроды (в машинах точечной сварки они выполняются в виде зажимных клещей, в машинах шовной сварки – в виде роликов);
привод сжатия;
привод вращения (для роликовых электродов);
привод зажатия и осадки (для стыковой сварки).

2. Электрический. Данный блок состоит из:

сварочного силового трансформатора;
регулятора выходного напряжения, который переключает число витков в первичной обмотке трансформатора;
вторичного контура, через который ток подводится к деталям;
прерывателя первичной цепи для включения и выключения тока;
регулятора цикла – устройства, задающего последовательность сварочных операций, их длительность, и регулирующего другие необходимые параметры.

Пневмогидравлический – содержит фильтры, устройства для смазки движущихся частей, систему, подводящую воздух к приводу сжатия (штуцера, воздушные клапаны, вентили) и систему регулировки давления;
Блок водяного охлаждения аппарата.

Принцип работы заключается в том, что область контактной сварки сжимается или прокатывается между двумя медными электродами, к которым подведен ток малого напряжения и большой силы. В некоторых аппаратах сила тока может достигать десятков тысяч ампер. Напряжение во вторичной обмотке низкое, и составляет менее 15 В. Сила сжатия между электродами варьируется от сотой доли ньютона до 100 килоньютонов.

Основными преимуществами этого метода являются:

быстрота – обработка одного точечного или стыкового соединения занимает доли секунды;
экономичность – не требуется кислород, защитный газ, присадка, почти не расходуются вода и воздух, медленно изнашиваются электроды;
простота – возможность получить прочный и надежный шов при малом числе контролируемых параметров, что под силу даже неопытным сварщикам;
безопасность – воздух не загрязняется вредным дымом, риск возгорания сведен к минимуму;
возможность легко автоматизировать процесс и поставить его на поток.

К недостаткам способа относят:

дорогостоящее оборудование;
необходимость применения тока большой силы (свыше 1000 А);
сложную технологию многоточечной сварки или сварки нескольких швов одновременно.

Кроме того, этот метод не всегда подходит для соединения поверхностей из разных металлов или сплавов, а также для металлов с малым переходным сопротивлением (таких, как медь).

Виды контактной сварки

Существует несколько видов контактной сварки – точечная, рельефная, шовная и стыковая, каждый из которых имеет свою область применения.

Точечная сварка

Точечная контактная сварка – наиболее популярный метод, который применяется как на производстве, так и в домашних условиях, для соединения небольших деталей или металлических листов толщиной менее 4-5 мм. При этом методе скрепляемые поверхности располагают немного внахлест, зажав их между двумя конусообразными медными электродами. Металл размягчается лишь непосредственно в месте соприкосновения с электродами, образуя сварную точку, диаметр которой составляет несколько миллиметров.

Точечная сварка бывает одно- и двусторонней, причем прочность соединения у одностороннего способа ниже, однако он дает возможность создавать сразу несколько сварных точек. По такому принципу работают многоточечные аппараты.

Есть два режима для обработки металла таким способом: мягкий и жесткий. Мягкий режим удобен для соединения изделий из закаленной стали. При нем через обрабатываемые детали пропускается электрический импульс относительно малой силы тока и большой продолжительности (от 0,5 секунды до нескольких секунд). Нагрев при этом более плавный, а мощность – ниже. Такой аппарат удобно использовать на дому.

При обработке в жестком режиме сила тока, как и сила сжатия сварочных клещей – больше, чем в предыдущем случае, длительность импульса составляет десятые или сотые доли секунд (в зависимости от толщины соединяемых поверхностей). Подобный режим чаще применяется на производстве, ввиду высокой производительности (затраты времени на обработку одной сварочной точки очень малы). С его помощью соединяют заготовки из сплавов с цветными металлами (медью, алюминием), из высоколегированной стали, а также металлические листы разной толщины.

Рельефная сварка

Рельефной контактной сваркой называют разновидность точечного метода, при которой на соединяемых деталях предварительно штампуют выступы, или рельефы. Форма рельефов может быть различной, и от нее зависит как размер, так и прочность сварочной точки.

Способ заключается в том, что детали зажимают между двумя плоскими электродами, на которые затем подают ток. Металл нагревается только в местах соприкосновения заготовок, а именно – на выступах. Так как рельефы можно подготовить заранее, это обеспечит высокую производительность: за короткое время будет обработано большое количество сварных точек.

Другое достоинство метода – долгий срок службы электродов, которые медленно изнашиваются благодаря своей форме, имеющей большую контактную поверхность. Основной недостаток – то, что для рельефной контактной сварки требуются аппараты большой мощности.

Шовная сварка

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска. В результате образуется шов, состоящий из множества отдельных сварных точек. Такой шов может быть как непрерывным, так и прерывистым. Все зависит от того, как именно подается ток на электроды – постоянно или короткими импульсами.

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска

При непрерывной шовной сварке ролики быстро изнашиваются, так как подача тока на них идет без перерыва. Заготовки могут перегреваться в месте соединения. Если поверхности плохо зачищены, имеют неодинаковую толщину или изготовлены из разных сплавов, шов получится непрочным. Такой метод сварки используется только для изделий из малоуглеродистой стали, толщиной до миллиметра.

Отличие прерывистой шовной сварки от предыдущего способа в том, что на ролики подаются электрические импульсы, создающие отдельные сварные точки. Как и при непрерывной сварке, заготовки прокатываются плавно, давление в области шва – постоянно, что обеспечивает меньший износ электродов.

Для сплавов с алюминием применяют третий способ – пошаговую шовную сварку, которая сочетает импульсную подачу тока с прерывистым перемещением заготовок. Ток на электроды подается только тогда, когда они останавливаются.

Среди всех способов соединения заготовок именно роликовая сварка дает наиболее герметичный шов. Ввиду этого ее применяют для изготовления различных труб, резервуаров или баков.

Стыковая сварка

В отличие от точечной, стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами. Существуют две разновидности этого способа – сварка сопротивлением и сварка оплавлением.

Стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами

При сварке сопротивлением детали сначала плотно прижимают друг к другу, а затем через место их контакта пропускают ток. Когда область шва нагревается до размягчения, ток выключают и продолжают сжимать заготовки, осуществляя таким образом их осадку. Обработка прекращается тогда, когда шов затвердеет. Свариваемые поверхности должны быть идеально подогнаны и зачищены, не иметь неровностей, зазоров – это сделает шов непрочным, и трудно будет обеспечить его высокое качество. Сварку сопротивлением применяют для изделий из медных и алюминиевых сплавов, а также из низкоуглеродистой стали.

При сварке оплавлением область стыковки деталей разогревают электрическим током, после чего медленно сближают заготовки до полного их соединения и производят осадку. Такой метод хорош, если необходима сварка металлических листов из разных сплавов. Его плюс – быстрота и высокая производительность, минус – потери металла, который может частично разбрызгиваться или сгорать, будучи расплавленным.

Машины для контактной сварки

Сварочные аппараты разделяют на группы по следующим критериям:

Назначение: узкоспециальные машины, рассчитанные на работу с большими партиями однотипных деталей, или универсальные, которые обрабатывают малое количество заготовок, но легко поддаются перенастройке;
Тип механического блока, осуществляющего сжатие и усадку деталей. По этому признаку аппараты делятся на гидравлические, пневматические, пневмогидравлические, механические и другие;
По мобильности – передвижные, переносные, стационарные;
По способу сварки;
По типу блока питания: машины с выпрямителем или машины, работающие от переменного тока (однофазного, трехфазного).

Конкретный вид машины выбирается в зависимости от выполняемой задачи.

Расходные материалы

Наибольшему износу в сварочных аппаратах подвергаются электроды, которые постоянно испытывают механические и термические нагрузки. Изготавливаются они из чистой меди, либо из медных сплавов с алюминием, цинком, кадмием и другими металлами, повышающими прочность и упругость изделия. Подобные сплавы делятся на несколько типов:

Для работы при высокой температуре (около 500 градусов по Цельсию) и непрерывной подаче тока – такие электроды изготавливают из бронзы с добавлением никеля, кремния, циркония или хрома;
Для работы при температуре до 300 градусов, сварки цветных сплавов, низколегированных сталей применяются сплавы МС (легированные серебром) и МК;
Для работы при малых (до 200 градусов по Цельсию) температурах подходят сплавы бронзы с хромом и кадмием.

Быстрее всего изнашиваются электроды конической и цилиндрической формы, медленнее всего – плоские и широкие, применяемые в машинах для рельефной сварки.

Технология контактной сварки

Технология контактной сварки включает в себя нагрев стыковочной кромки деталей в сочетании с механическим давлением. Для нагрева на электроды подается ток – непрерывно или импульсами.

Меры предосторожности

При работе с контактными сварочными аппаратами опасность представляет как раскаленный металл в области шва, так и движущиеся части, соприкосновение с которыми – прямая дорога к травмам. Опасно и напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора – оно составляет 220 или 380 В. Поэтому нельзя работать на машинах, у которых не заземлен корпус, плохо изолированы провода, или неисправна система жидкостного охлаждения. Категорически запрещено переключать ступени первичной обмотки, если аппарат не отключен от сети.

Все сварочные работы необходимо производить в защитных очках, во избежание попадания в глаза капель раскаленного металла. Для защиты от ожогов нужно носить спецодежду, брезентовые рукавицы и головной убор.

При контактной сварке обрабатываемая поверхность выделяет ядовитые пары – особенно, если детали имеют свинцовое или иное антикоррозионное покрытие. Требования техники безопасности предписывают, чтобы рабочее место было оборудовано вытяжкой – это предотвратит попадание паров металла, масел, угарного газа в дыхательные пути.

Подготовка поверхностей

Перед сваркой необходимо подготовить соединяемые поверхности. Подготовка заключается прежде всего в их зачистке от коррозии, грязи, машинного масла и других нежелательных наслоений. Для этого подойдет напильник, или насадка на дрель в виде щетки. Если места сваривания имеют неровности, их нужно выровнять и подогнать друг к другу. Особенно это важно для стыковой контактной сварки, где любой зазор может испортить шов, сделав его непрочным. При подгонке отрезков трубы для их выравнивания применяется фреза.

Дефекты сварки и контроль качества

Дефекты, возникающие в процессе контактной сварки, бывают двух типов:

Бракованные сварные узлы. Причин тому может быть несколько: чрезмерный нагрев стыковочной области, избыточное механическое давление, сбои в работе самого аппарата. Размеры сварной точки контролируют с помощью специальных шаблонов и измерительных приборов;
Брак сварного шва. Такое случается, если область стыковки деталей слишком узкая, или наоборот – широкая, если она содержит неровности, заусенцы, зазоры. Подобные дефекты можно определить путем визуального осмотра – невооруженным глазом, через лупу, с помощью проверки щупом или пробником. В случае необходимости шов просвечивают рентгеном.

Профилактика брака – грамотная работа не только во время сварки, но и перед ней, что включает выравнивание и зачистку контактной кромки.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Довольно большое распространение получила технология контактной сварки. Она может использоваться для получения изделий самого различного предназначения. Для проведения сварочных работ требуется определенное оборудование и навыки. Стоит учитывать, что при отсутствии требуемых навыков получить качественное изделие будет довольно сложно. В некоторых случаях изготовить оборудование для контактной сварки можно своими руками. Рассмотрим особенности подобного процесса подробнее.

Технология контактной сварки

Современная контактная сварка предусматривает использование электрического тока, за счет которого проводится соединение металла между собой. Рассматриваемый метод контактной сварки предусматривает формирование электрической дуги, которая расплавляет металл. При повышении температуры в зоне воздействия металл становится пластичным, за счет чего молекулы начинают соединяться между собой. К особенностям метода соединения контактной сваркой можно отнести нижеприведенные моменты:

На мощность образующейся дуги оказывает влияние величина тока. Именно поэтому технология применяется при соединении самых различных деталей. При повышении показателя силы тока появляется возможность работать с металлам большой толщины.
Время воздействия и сила сжатия металлов также оказывает влияние на полученный результат. Стоит учитывать, что преимущества контактной сварки заключается именно в фиксации соединяемых элементов. За счет этого существенно повышается качество получаемого шва.

В целом можно сказать, что за счет применения специального оборудования создаются точки сварки.

На сегодняшний день выделяют различные виды контактной сварки. Наибольшее распространение получили следующие:

Шовная.
Точечная.
Рельефная.
Стыковая.

Контактная шовная сварка

Управление контактной сваркой можно провести при применении специального оборудования, которое можно изготовить самостоятельно или приобрести в специализированном магазине. Стоит учитывать, что обычный сварочный аппарат в подобном случае не подходит.

Сущность процесса

Процесс контактной сварки основан на кратковременном воздействии тока различной силы. При его прохождении через металл он нагревается, за счет чего существенно повышается степень пластичности. Главными положительными особенностями можно назвать следующие моменты:

При применении рассматриваемой технологии тепло формируется в самом теле заготовки. Для того чтобы исключить вероятность распространения тепла по всему материалу, скорость его подачи должна быть высокой. Именно поэтому применяется специальное сварочное оборудование.
Подаваемая сила тока должна быть высокой, а время нагрева незначительным. Как показывает практика, мощность при рассматриваемой обработке составляет несколько сотен и даже тысяч Ампер. При этом время воздействия составляет всего несколько долей секунд. Подобного результата можно достигнуть только при внутреннем выделении тепла в материале.
Применяемое оборудование позволяет существенно повысить производительность. Этот момент многие называют преимуществом контактной сварки. Сегодня проводится создание роботизированной техники, которая путем подачи тока проводят сваривание большого количества металла.
Обработка проходит без применения присадочного металла. Именно поэтому технология считается более экономичным в плане количества расходуемой энергии.
Нагрев происходит непосредственно в зоне воздействия. Именно поэтому не наблюдаются тепловые потери, если сравнить с технологией дуговой ручной сварки или других технологий.
Применяемое оборудование существенно облегчает процесс. При этом можно применять оборудование, которое автоматизирует обработку. На момент воздействия тока не образуется яркая вспышка, поэтому снижаются расходы на оборудование зоны обработки.

Точечная сварка на производстве

Сегодня контактная сварка применяется в случае конвейерного производства. Роботы могут проводить соединение металла практически без прерывно.

Не стоит забывать и о некоторых недостатках контактной сварки. Она также определяет особенности рассматриваемой технологии. Недостатки выглядят следующим образом:

Для того чтобы обеспечить высокое качество соединения должно применяться оборудование, которое может оказывать давление на заготовку.
Соединение может проводится только в случае, когда заготовки могут размещаться в специальной машине. Другими словами, есть определенные ограничения по размеру изделий.
Если шов должен быть большим, то существенно возрастает механическая мощность и сила подаваемого тока. Кроме этого, есть определенные ограничения, касающиеся толщины соединяемых элементов.
Технология не характеризуется универсальностью и маневренностью. Другими словами, провести работу на месте размещения изделий достаточно сложно, для этого зачастую создают самодельные конструкции.
Получаемый шов характеризуется низкой герметичностью.

Точечная контактная сварка

Кроме этого, покупное оборудование характеризуется высокой стоимостью. При обслуживании могут возникнуть серьезные проблемы. При желании можно создать самодельную конструкцию, которая характеризуется высокой эффективностью.

Подготовка поверхностей

Сама технология контактной сварки предусматривает использование специального оборудования. Для того чтобы получить качественный шов следует провести подготовку соединяемых поверхностей. Среди особенностей проводимой процедуры отметим следующие моменты:

Для начала нужно провести очистку поверхности от различных загрязнений. Использовать для этого можно абразивные материалы и специальные жидкости.
После очистки поверхности нужно проверить, чтобы не было механических дефектов.

Как правило, на конвейере размещаются заготовки, которые не требуют подготовки. Уделять внимание состоянию металлу следует только в случае самостоятельного проведения сварочных работ.

Машины для контактной сварки

Для того чтобы повысить производительность труда следует применять специальные машины для контактной сварки. Они бывают самого различного типа, при этом стоимость предложения может существенно отличаться. Машины контактные характеризуются следующими особенностями:

Высокая производительность.
Есть возможность автоматизировать процесс.
Высокий показатель качества получаемого соединения.
Бесшумность работы.
Высокая безопасность.

Самодельная машина для сварки

Классификация подобных устройств проводится по самым различным признакам. Примером можно назвать размеры корпуса и компоновку, диапазон мощности подаваемого тока. Установка контактной сварки может проводится в самых различных помещениях, однако должна учитываться техника безопасности. Примером можно назвать то, что устройство должно быть хорошо заземленным. Некоторые модели предусматривают питание от стандартной сети, другие нужно подключать к трехфазной.

Электроды для контактной сварки

Слабым местом рассматриваемой технологии можно назвать применение определенных электродов. Многие начинающие сварщики уделяют внимание тому, что стоимость подобных электродов относительно невысокая. К особенностям подобного стержня можно отнести нижеприведенные моменты:

На стержень оказывается высокое механическое воздействие. Именно поэтому основа должна быть прочной.
Применяемые материалы при изготовлении электродов должны обладать высокой электропроводностью.
Высокая термическая стойкость достигается только при применении специальных материалов.
Малый коэффициент теплоемкости.
Повышенный показатель прочности на сжатие.

Подобными свойствами обладает, к примеру, медь и некоторые другие сплавы на основе подобного металла.

Сварочный аппарат с медными электродами

Все расходные материалы можно разделить на несколько основных групп:

При контактной обработке в жестких условиях. Применять их можно для работы с хромистыми и цинковыми сплавами, а также бронзой. В состав может включаться титан и бериллий.
Электроды, которые применяются для работы при температуре нагрева около 300 градусов Цельсия. Подходят подобные варианты исполнения для работы с медными и алюминиевыми сплавами, а также углеродистыми и низколегированными сплавами. При производстве применяются различные медные сплавы.
Можно также встретить электроды для легких режимов эксплуатации. Примером можно назвать воздействие температуры 200 градусов Цельсия. При изготовлении основы применяется хромистая и кадмиевая бронза. Подобные варианты исполнения чаще всего применяются при роликовой контактной электрической сварке.

Подобные электроды поставляются с соответствующей маркировкой.

Дефекты сварки и контроль качества

На сегодняшний день рассматриваемая технология применяется чаще других по причине получения качественного шва и высокой производительности труда. Однако, применение неправильного оборудования и допущение ошибок может привести к появлению дефектов. Примером назовем нижеприведенные моменты:

Металл может прожигаться насквозь.
Появляются вмятины по причине сильного механического воздействия.
Герметичность шва небольшая.

Контроль качества в случае конвейерного производства предусматривает применение специального оборудования. При самостоятельном проведении работы зачастую проводится лишь визуальный контроль качества, сварщик на основе своего опыта ставит вывод, касающийся прочности соединения.

Разновидности контактной сварки

Контактная электрическая сварка классифицируется по различным признакам. Наибольшее распространение получили следующие разновидности технологии:

Точечная характеризуется тем, что после завершения процедуры не образуются трещины.
Рельефная считается разновидностью точечной.
Шовная также получила довольно большое распространение за счет существенного повышения качества соединения.
Конденсаторная характеризуется высокой эффективностью.

Контактная сварка определение указывает на то, что при соединении отдельных элементов должно оказываться давление. Сварка сопротивлением может применяться только при использовании определенного оборудования.

Точечная контактная сварка

на сегодняшний день подобная технология получила широкое распространение. Самодельная контактная сварка сегодня применяется часто при проведении работы в домашних условиях. Данный метод хорош тем, что после завершения сварки не появляются трещины. К другим особенностям технологии отнесем следующие моменты:

Принцип работы предусматривает оказание давления на поверхность. При этом оно постоянное.
Соединение отдельных элементов проводится внахлест. Для сварки провода подобная технология не подходит.
Перед проведением работы следует провести подготовку поверхности. Незначительные дефекты могут привести к снижению качества соединения.

Применение рассматриваемой технологии позволяет получить хорошее соединение в минимальные сроки. Бесконтактный метод предусматривает применение ручного оборудования, к примеру, инвертора.

Проводимая технология характеризуется довольно большим количеством. Последовательность действий следующая:

Для начала проводится подготовка поверхности к проводимой работы. Стоит учитывать, что в рассматриваемом случае она должна быть не просто очищена от загрязнения и окислений, но и не иметь существенных дефектов. В противном случае формирующееся поле будет неравномерным, что существенно снизит качество соединения.
Как правило, для прижима применяется ручное или механическое приспособление. За счет оказания давления существенно повышается интенсивность диффузии и прочность оказываемого шва.
При локальном воздействии электрического тока формируется сварочное соединение. За счет оказания сильного давления не образуется брызг, за счет чего повышается качество шва.

После соединения металла ток отключается. Для остывания шва требуется определенное количество времени. Как правило, давление оказывается электродами. Именно поэтому уделяется больше всего внимания именно выбору подобного расходного материала.

Рельефная сварка

Как ранее было отмечено, рельефная сварка напоминает точечную. Однако, рельефно точечная технология характеризуется следующими особенностями:

Листы помещаются с выступами между электродами, которые имеют плоскую форму.
Для соединения отдельных элементов применяется ток с высоким показателем.

За счет применения подобной технологии качество получаемого соединения существенно повышается.

Шовная сварка

Довольно большое распространение получила технология шовной обработки. Особенностями, которыми обладает шовный метод, можно назвать нижеприведенные моменты:

Соединение листов проводится внахлест.
Перед проведением работы требуется подготовка поверхности. Для этого проводится очистка поверхности при применении абразива и некоторых других химических веществ. Если поверхность имеет дефекты, то проводить подобную работу не нужно.
Для работы применяются электроды в форме роликов. Они, как правило, являются частью применяемого оборудования.
При проведении сварочной работы электроды постоянно вращаются. За счет этого обеспечивается недлительное воздействие на поверхность, но при этом шов равномерный.
Проводимый процесс непрерывный, за счет чего повышается качество получаемого соединения.

Шовная сварка алюминия

Рассматриваемая технология встречается сегодня крайне часто. Это связано с тем, что она позволяет получить герметичный шов, который будет характеризоваться высокой прочностью и надежностью.

Стыковая сварка

Для получения качественного соединения может применяться и стыковая технология термического воздействия. Она подходит для случая, когда соединяемые элементы имеют небольшую толщину. К особенностям этой технологии отнесем следующие моменты:

Используется меньший показатель силы тока.
Прочность соединения снижается.
На момент работы соединяемые элементы должны находится в неподвижном состоянии.

Для проведения рассматриваемой работы требуется специальное оборудование. Кроме этого, требуется и специальные электроды, которые подходят для стыковой сварки.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Рассматриваемый тип соединения применяется крайне часто в последнее время, что связано с высокой производительностью технологии. Для упрощения работы инженеров на чертежах также проводится указание рассматриваемого соединения. Как правило, отображается обычная линия, к которой подводится полка с соответствующим обозначением.

В заключение отметим, что при самостоятельном проведении точечной обработки достаточно сложно добиться высокого качества. Это связано с тем, что для работы требуется специальное оборудование. При применении автоматизированного оборудования качество соединения весьма высокое. Однако, обходится оно достаточно дорого, целесообразно проводить установку в случае массового производства.

Контактная сварка является востребованной технологией, которую активно используют в производственных и бытовых условиях. Во время нее производится соединение металлических изделий с использованием сильного нагревания и давления. В результате образуется прочное сварное соединение с ровной поверхностью.

Этот вид сваривания применяется для соединения однотипных изделий, тонких деталей. Несмотря на то, что данный метод уже длительное время применяется в разных областях производства, необходимо изучить его важные особенности и характеристики.

Общая информация

Что такое контактная сварка? А именно что лежит в основе данной технологии? Во время ее проведения производится соединение друг с другом металлических деталей. Этот процесс осуществляется за счет нагревания областей контакта деталей электрическим током с высокой величиной. Дополнительно для усиления сваривания применяется давление, которое осуществляет сжатие деталей с последующим расплавлением и охлаждением области сваривания.

Обычно контактную технологию применяют для однотипных изделий. Ее принцип основывается на преобразовании электрического напряжения в тепловую энергию в области соединения, именно она вместе с давлением образует прочное соединение. Применение электрического тока намного упрощает нагревание. Во время сварки должно создаваться необходимое давление, оно сможет обеспечить хороший контакт между поверхностями.

Обратите внимание! Давление, которое оказывается в процессе контактного сваривания, создают определенные механические части сварочного оборудования. Если технология будет осуществляться в соответствии со всеми правилами, то в итоге можно получить прочный, качественный и ровный шов.

Преимущества и недостатки

Сварка нержавейки и других металлов контактной сваркой является востребованной технологией. Она применяется в разных областях промышленности, и ее распространенность объясняется целым рядом преимуществ:

Но все же имеются некоторые недостатки, которые обязательно нужно учитывать при проведении контактного сваривания:

для проведения сварочных работ требуется дорогостоящее оборудование, которое может себе позволить не каждый;
стоит учитывать, действие тока при контактной сварке должно быть высоким - от 1000 Ампер. Это означает, что питание от электрических станций или других источников электроэнергии должно быть мощным;
швы, выполненные при помощи контактного метода, обладают не такой герметичностью, как, к примеру, соединения сделанные технологиями с использованием электродов;
сварщик при проведении контактной сварки обязательно должен тщательно следить за напряжением в области сваривания, оно не должно быть чрезмерным.

Принцип работы оборудования

Для проведения контактного сваривания могут применяться разные аппараты. В зависимости от условий оборудование может быть подвесным, стационарным или переносным. Часто приборы имеют узкую специализацию, но в продаже встречаются универсальные устройства.

Контактная сварка нержавеющей стали и других видов металла требует от сварщика определенной подготовки, специальных навыков, поэтому ее часто используют на производствах. Особой популярностью пользуется электросварка, а вот ручные методы применяются намного реже, данные аппараты обычно встречаются в автомастерских и на строительных площадках.

Стоит отметить! Каждый сварщик обязательно должен знать какое действие электрического тока используется при контактной сварке. Как было указано выше, оно не должно быть меньше 1000 Ампер, желательно больше. Этот показатель обеспечивает высокую скорость и производительность сварочного процесса.

Устройство контактной сварки состоит из следующих важных компонентов:

Механические элементы. Они помимо электродов включают компоненты для сжатия свариваемых частей, роликов. На стационарных приборах для создания требуемого давления, проката металлических заготовок применяется гидравлика.
В основе электрической части лежит трансформатор сварочного типа. Также в ее состав входят прерыватели цепи и другие необходимые компоненты, которые подают ток к сварной зоне, создают требуемое напряжение в режиме переменного или постоянного тока.
В сложном оборудовании предусмотрено много электроники, которая позволяет применять разные режимы контактной технологии. Также при помощи него можно регулировать ток контактной сварки и другие важные операции.

Виды контактной сварки

Виды контактной сварки имеют характерные отличительные особенности, которые обязательно нужно учитывать при проведении любого из методов. Они могут влиять на качество и вид сварного шва.

Точечная

Рассматривая способы контактной сварки, особое внимание стоит уделить точечному методу. Во время его проведения сваривание может производиться в одной или нескольких точках металлической поверхности.

Прочность и качество соединения зависит от нескольких факторов:

форма и размер используемого электрода;
показатель силы тока;
сила давления;
длительность рабочего процесса;
степень очищения поверхности металлической детали.

Современное сварное оборудование обладает высокой мощностью и скоростью. Они способны за минуту производить в минуту до 600 сварных соединений. Именно по этой причине данная технология применяется для сваривания частей электроники, кузовных компонентов автомобилей, самолетов, сельскохозяйственной техники. Помимо этого этот метод нашел применение во множестве других областей промышленности.

Рельефная

Контактная рельефная сварка по принципу работы похожа на точечную технологию. Но все имеется характерное отличие - сварное соединение и электрод обладают схожей, рельефной формой. Рельефность придает естественная форма детали, также она может достигаться за счет применения специальных штамповок.

Данная технология используется практически во всех областях промышленности. Также она может применяться в качестве дополнения, для сваривания рельефных деталей. При помощи этого метода часто производиться прикрепление кронштейнов и опорных деталей к заготовкам с плоской формой.

Шовная

Шовная контактная сварка нержавейки или многоточечная технология создает несколько соединений, которые располагаются близко или с перекрытием, формирую единое монолитное соединение. Если между точками находится перекрытие, то шов получается прочным и герметичным. Если же точки находятся близко друг другу, то соединение выходит не герметичным.

В промышленности этот метод применяется редко. Обычно используется перекрывающийся, герметичный шов. При помощи него создают баки, бочки, баллоны и другие подобные емкости.

Стыковая

Во время данной технологии при соединении детали плотно прижимаются друг к другу. После выполняется оплавление всей плоскости контакта. Этот метод имеет подвиды, которые подбираются в зависимости от типа, толщины металла, а также от требуемого качества соединения.

Важно! Самым простым способом считается сварка оплавлением, она предназначена для изделий из легкоплавкого металла с небольшой площадью пятна контакта. Технология с оплавление и плавлением с подогревом подходит для более прочных металлических элементов с огромным сечением.

Процесс сварки

Но все же в этом деле потребуется знание алгоритма сварочной технологии:

На начальном этапе сварные поверхности требуется очистить, тщательно обработать. Это необходимо для получения прочного и качественного соединения.
При сваривании показатель электрического напряжения на поверхности деталей должен быть одинаковым. Для этого поверхности максимально выравнивают. Они обрабатываются механически, при помощи травления, зачистки, рихтования или обезжиривающих средств.
После детали следует плотно прижать. Это можно выполнить с помощью механизмов или вручную, но в данном случае качество соединения выйдет не таким хорошим из-за недостаточного давления.
Затем при помощи оборудования подается ток на поверхность деталей. Сварщик обязательно должен знать какое действие тока используется при контактной сварке, если он хочет получить прочный и качественный шов.
Выделяемая тепловая энергия от электрического тока производит расплавление требуемой области металла. Она образует жидкое ядро, в котором возникают связи между поверхностями.
Давление, которое подается на металл, предотвращение вытекание жидкого металла за пределы рабочей области.
После прекращения подачи тока жидкое ядро быстро остывает. Оно образует качественное сварное соединение. Шов выходит прочным, ровным и износостойким.

Обозначение на чертежах

Иногда для проведения технологии может потребоваться чертеж или схема контактной сварки. На ней должны быть правильные обозначения параметров и важных критериев этого метода. Ниже имеется фото со схемой данной технологии.

Сварщик должен взять на заметку несколько важных обозначений:

Сварка, при которой используется контакт в виде электрического тока и давления - востребованная технология, при помощи которой можно создавать прочные и качественные соединения. Она применяется во многих областях промышленности, включая машиностроение, сельское хозяйство.

Этот способ подходит для изделий из разных металлов, сталей, нержавейки, с ним легко работать, и он безопасен для человека и окружающей среды. Но все же перед тем как приступать, стоит заранее узнать, какое действие тока при контактной сварке должно применяться, именно от этого зависит качество работ.

Интересное видео

Контактная сварка — процесс образования неразъёмного сварного соединения путём нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.

Контактная сварка преимущественно используется в промышленном массовом или серийном производстве однотипных изделий [1] . Применяется на предприятиях машиностроения, в авиационной промышленности.

Содержание

История

В 1856 году английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) впервые применил стыковую сварку. В 1877 году американский исследователь Элиху Томсон независимо разработал стыковую сварку и внедрил её в промышленность. В том же 1877 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной сварки [2] .

Для осуществления процессов контактной точечной сварки использовались специальные клещи с угольными электродами, к которым подводился электрический ток. Затем две сложенные одна на другую стальные пластины зажимались клещами, а ток, подведенный к угольным электродам, проходя через металл, давал достаточное количество теплоты для образования сварной точки.

В 1928 году фирма Stout Metal Airplane Company (отделение фирмы Ford Motor) использовала контактную сварку на линиях изготовления конструкций из дюралюминия. В начале 1930-х годов в Америке были проведены испытания контактной сварки легкоплавких металлов и их сплавов. В ходе проведённых исследований были разработаны технологии и оборудование, которые приняли в производство фирмы Douglas, Boeing и Sikorsky Aircraft [2] .

Теория

Основные параметры режима всех способов контактной сварки — это сила сварочного тока, длительность его импульса и усилие сжатия деталей. Теплота в свариваемом металле выделяется при прохождении через него импульса тока длительностью в соответствии с законом Джоуля — Ленца:

$Q = I_c^2 R_c t\!$

За величину принимают сопротивление столбика металла между электродами. При расчете сварочного тока и времени импульса сварочного трансформатора, — исходный параметр, так как его легко рассчитать, зная материал детали, её толщину и требуемую температуру сварки. При этом сопротивлениями в контактах между деталями и между электродами и деталями пренебрегают.

Согласно закону Джоуля — Ленца увеличение должно увеличивать количество выделяющейся теплоты . Но по закону Ома увеличение не всегда увеличивает количество выделяющейся при сварке теплоты , многое зависит от соотношения и полного сопротивления вторичного контура сварочного трансформатора.

$I_c = \frac<U_2></p> <p>\!$

Где — напряжение на вторичном контуре сварочного аппарата, a — полное сопротивление вторичного контура, в которое входит . При увеличении сопротивления уменьшится сила сварочного тока , которая учитывается в законе Джоуля — Ленца в квадрате. Отсюда следуют несколько практических выводов. С ростом общего сопротивления вторичного контура от 50 до 500 мкОм тепловыделение в зоне сварки уменьшается по мере падения примерно в 10 раз. Недостаток тепла компенсируется увеличением мощности () или времени сварки. Сварочный процесс на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (~ 50 мкОм) сопровождается интенсивным ростом нагрева по мере падения в процессе увеличения сварного ядра. При достижении равенства нагрев достигает максимума, а затем, по мере ещё большего снижения (по достижении требуемого размера ядра), уменьшается. Таким образом, сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (а их большинство [3] ) сопровождается нестационарным нагревом и нестабильным качеством соединений. Уменьшить этот недостаток можно надёжным сжатием зачищенных деталей, обеспечивающим поддержание на минимальном уровне, либо поддерживая высокий уровень за счёт слабого сжатия деталей и разделения импульса сварочного тока на несколько более коротких импульсов. Последнее ещё и экономит энергию и обеспечивает прецизионное соединение с остаточной деформацией 2…5 %.

$R_c\!$

При сварке на машинах с большим сопротивлением вторичного контура (> 500 мкОм) снижение в процессе сварки практически не влияет на выделение теплоты, нагрев остаётся стационарным, что характерно для сварки на подвесных машинах с длинным кабелем во вторичном контуре. Сваренные на них соединения обладают более стабильным качеством [3] .

Технология

Подготовка поверхностей к контактной сварке

Способы подготовки поверхностей различны. В наиболее полном виде они включают несколько последовательных операций: обезжиривание, удаления исходных, в основном оксидных, пленок, пассивирование, нейтрализацию, промывку, сушку, контроль

Технология контактной сварки известна уже давно. В настоящее время она незаменима в строительстве самолетов, автомобилей, судов, сельскохозяйственной и другой техники. Метод имеет особенности, которые заинтересуют не только специалистов.

Контактная сварка активно используется и в быту, и на производстве. Оборудование предназначено для соединения металлических заготовок под воздействием давления при высокой температуре. Результатом является прочное соединение металлических деталей и ровная поверхность готовой конструкции. Технология отлично показала себя при сваривании тонкостенных, листовых и прочих однотипных материалов.

Что такое контактная сварка

Контактная сварка – это технологический процесс соединения металлических заготовок посредство воздействия высокой температуры и давления. Нагрев достигается за счет сопротивления материалов электрическому току, который проходит через них, а давление обеспечивают специальные механизмы. Применяется технология преимущественно в промышленности и серийном производстве продукции.

Немного истории

Первый случай использования контактной сварки был зафиксирован документально. Это в 1856 году сделал Уильям Томсон – английский физик. Независимо от его исследований другой ученый – американец Элиу Томсон разработал и внедрил на производстве стыковую сварку. В это же время и в том же году известный российский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил варианты точечного и шовного сваривания металлических заготовок.

Для практической реализации технологии в то время использовались специальные клещи, имеющие в своей конструкции угольные электроды. К ним подавался электрический ток. Далее заготовки в виде двух металлических пластин укладывались одна поверх другой и прижимались клещами. Проходящий через заготовки ток был достаточно большой силы, чтобы нагреть обе пластинки до нужной температуры, при которой образуются сварные точки.

Практическое применение технологии нашлось сразу же. Она была задействована для соединения проводов телеграфной связи. Но это было только начало продвижения. Элиу Томсон продолжал исследования, комбинируя гидравлические системы сжатия и воздействие электрического тока на соединяемые заготовки. Благодаря этому вскоре технология стала использоваться в авиастроении, в частности, для производства самолетных двигателей.

В 1928 году компания Stout Metal Airplane впервые задействовала оборудование точечной сварки на конвейере по обработке дюралюминия. А уже в тридцатых годах прошлого столетия в Соединенных Штатах были проведены первые испытания в области контактной сварки деталей из легкоплавких материалов, а также их сплавов. методы работы в дальнейшем применялись известными авиастроительными компаниями – Douglas, Boeing и Sikorsky Aircraft.

Оборудование и технология контактной сварки

Подготовка поверхности

Существуют различные методы предварительной обработки поверхности заготовок. Полный набор состоит из таких манипуляций: удаление оксидных или других видов пленок, обезжиривание, нейтрализация среды, пассивирование, промывка, сушка и контроль состояния. Предварительная подготовка рабочей поверхности имеет большое влияние на конечное качество сварного соединения. Поэтому важно соблюдать следующие требования:

поверхность соединяемых заготовок должна быть ровной, а плоскости совпадать по всей площади;
в соединении двух деталей рабочими поверхностями должно обеспечиваться одинаковое сопротивление;
цепь электрод-деталь должна обладать наименее возможным для материала сопротивлением.

Машины для контактной сварки

В работе применяются специальные контактные сварочные машины. Они бывают стационарными, подвесными или передвижными. По назначению – универсальными или специализированными. В зависимости от вида тока, протекаемого в сварочном контуре, аппараты делятся на два класса – постоянного и переменного тока. Также они отличаются способом сварки – точечная, рельефная, шовная или стыковая.

Для уменьшения сварочного тока сварочные машины комплектуются трансформаторами, которые понижают напряжение до уровня 1-15 вольт в сети. Используются электроды, выполненные из медного сплава. Мощность оборудование варьируется в диапазоне от 0,5 до 500 кВА, а усилие сжатия - 1-1000 кгс. Прижим обеспечивается за счет пружинного механизма или пневматического привода.

Независимо от уровня и предназначения машина для контактной сварки имеет несколько обязательных блоков: пневматической или гидравлической системы, контура охлаждения, механической и электрической части. Основные блоки, в свою очередь, делятся на несколько составляющих. Так, электрическая часть включает сварочный трансформатор, регулятора цикла сварки, прерывателя цепи. Регулятор обеспечивает последовательность выполнения манипуляций, своевременное начало и окончание как всего цикла, так и его отдельных операций.

Механическая часть включает разны элементы в зависимости от типа установки. Так, точечные машины имеют только привод сжатия, тогда как шовные, помимо этого, включают и привод вращения роликов. Стыковой сварной аппарат комплектуется приводом зажатия и осадки свариваемых заготовок.

В состав пневмогидравлической системы входят лубрикаторы для смазки подвижных механизмов и фильтры, вместе составляющие группу предварительной подготовки. Есть элементы регулирования – клапаны, манометры, редукторы, а также узлы подвода воздуха – штуцера, клапаны, краны и вентили.

Система водяного охлаждения состоит из нескольких элементов. В нее входят штуцера приемной и разводящей гребенки, полости водяного контура в трансформаторе и вторичной обмотке; реле, вентили и шланги.

Стыковые машины включаются кнопками на щитке управления, а точечные и шовные – при помощи педали. Помимо этого, предусмотрены элементы контроля над сжатием электродов, подачей и отключением тока, работой регулятора сварочного цикла, вращением роликов, зажиганием деталей.

Электроды для контактной сварки

Электроды замыкают вторичный контур сварки, что приводит к повышению температуры и свариванию заготовок. Перемещение деталей при шовной сварке происходит при участии прижимных роликов. Они помимо этого, необходимы для того, чтобы прижимать соединяемые поверхности, удерживать их в процессе нагрева и усадки.

При контакте электроды сильно нагреваются и достаточно быстро изнашиваются. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в плане устойчивости к высоким температурам и сопротивляемости на сжатие, которое достигает 5 кг на квадратный миллиметр. Производятся расходные материалы из бронзы и меди. форма электродов подбирается максимально близкой к рельефу поверхности заготовок, которые свариваются. Для аппаратов шовного типа они производятся в виде дисков.

Дефекты и контроль качества

Насколько прочным получится соединение, выполненное контактной сваркой, во многом определяется качеством подготовительных работ и выбором режима работы. Основной показатель шовной и точечной сварки – размер ядра соединения. Этот показатель должен находиться в пределах трех толщин самого тонкого свариваемого листа. Заготовка должна плавиться на не менее чем на 20 и не более чем на 80% своей толщины. В случае нарушения этих параметров образуется брак – непровар металла в первом случае и его прожиг – во втором.

Контроль над качеством сварного соединения осуществляется визуальным осмотром или с помощью специальных технических средств из списка неразрушающего контроля. Технический способ определения брака чаще всего необходим для обнаружения непроваров, которые при первичном осмотре определить очень сложно. Наиболее эффективна ультразвуковая диагностика. При однородном и качественном сварном соединении ультразвуковые излучения не отражаются и не слабеют.

При необходимости применяются и разрушающие методы определения брака. Они применяются выборочно. В контрольных образцах измеряется диаметр литого ядра, полученного с помощью точечной или шовной сварки.

Виды контактной сварки

Точечная

Сварочный процесс характеризуется тем, что соединяемые детали могут привариваться одновременно не только в одной, но и в нескольких точках. Прочность соединения определяется структурой и диаметром точки. Эти показали напрямую зависят от размера электрода, формы его контактирующей поверхности; состояния заготовок, прилагаемого усилия на сжатие, силы тока и времени его воздействия на металл.

При помощи аппаратов точечной сварки реально за одну минуту создавать до шестисот сварных соединений. Технология наиболее эффективна для соединения тонких листовых деталей. Применяется она для сваривания заготовок со стенками толщиной до 20 мм. Метод широкой используется в создании разной техники. Он востребован в самолетостроении, производстве и ремонте автомобилей; судостроении и изготовлении сельскохозяйственной техники. Часто используется и в других отраслях, в частности в строительстве.

Рельефная

Подобно точечной технология предполагает возможность одновременного соединения заготовок в нескольких местах. Отличается наличием специально подготовленных рельефных выступов. Прочность контакта во многом определяется формой заготовок в месте их соединения. Форма электрода при этом не влияет на конечный результат. Рельеф заготовок подготавливается заранее с помощью прессовальной техники или иным способом. Он может формироваться как на одной, так и на обеих деталях.

В автомобилестроении рельефная сварка применяется для установки кронштейнов. Самый простой пример – это крепления скоб к автомобильному капоту. Другой наглядный вариант использования технологии – установка петель на двери. В радиотехнической промышленности метод сварки востребован для крепления проводки к тонким элементам деталей схемы.

Шовная

Соединение заготовок выполняется при помощи шва, состоящего из нужного количества литых участков или сварных точек. Для получения герметичного шва сварочные соединения располагаются максимально близко. Шовная сварка точно так же представляет собой большое количество сварных точек, которые частично перекрывают дуг друга.

Выполняется операция на специальных станках для шовной сварки, оснащенными дисковыми электродами-роликами, которые вращаются. Не менее важная их задача заключается в том, чтобы прокатывать и прижимать свариваемые поверхности. Для таких работ подходят листы толщиной 0,2-3 мм. Применяется технология в производстве разного рода герметичных резервуаров.

Стыковая

Заготовки соединяются по всей плоскости их соприкосновения под воздействием высокой температуры, вызывающей плавление кромок. Способ выполнения стыковой сварки выбирается в зависимости от ряда показателей – марки металла, требований по качеству сварного соединения, площади сечения соприкасаемых поверхностей. Существует несколько методов, любым из которых можно выполнить работы: оплавлением с подогревом, постоянным оплавлением без перерывов, сопротивлением.

Последний способ используется для соединения заготовок с площадью сечения до 200 квадратных миллиметров. На практике оно востребован для соединения стержней, проволоки и труб малого сечения, изготовленных из низкоуглеродистой стали.

Сварка оплавлением подходит для работы с заготовками сечением до 100000 мм кв. В эту категорию материалов попадают магистральные трубопроводы, стыки металлоконструкций из профиля, арматура для строительного бетона и множество других конструктивных элементов. Технология востребована в создании железнодорожных безстыковых путей, любых других длинномерных конструкций из разных материалов. в кораблестроении с ее помощью создаются якорные цепи; теплообменники для судов-рефрижераторов. Если необходимо восстановить целостность режущего или сверлильного инструмента, то данный метод сварки подходит как нельзя лучше.

Другие процессы

К разновидности контактной относится импульсная сварка. Дуга горит постоянно, даже в промежутках между импульсами тока, не оказывая при этом сколь-нибудь существенного влияния на глубину плавления материала. Основной сварочный ток дополняется импульсами, обеспечивающими глубокое и качественное соединение металлических заготовок. Помимо одинарного разработан также метод двойного модулированного импульса тока. Благодаря модуляции можно управлять формой импульсов, что необходимо для мелкокапельного переноса металла при сварке.

Одним из достоинств импульсной сварки является стабильное горение дуги, маловероятно образования кратеров в точках сварки, участки перекрытия в сварном шве минимальны. Импульсная сварка используется для соединения различных марок стали, цветных металлов, включая медные, алюминиевые, никелевые сплавы, а также титана. Толщина заготовок может варьироваться в диапазоне от 1 до 50 миллиметров.

Преимущества и недостатки

Контактная сварка часто используется для соединения нержавеющей стали и других металлов, в том числе цветных. Широкое распространение технологии в разных областях хозяйствования обусловлена большим перечнем достоинств:

Тем не менее существует ряд недостатков, которые необходимо учитывать при работе с контактной точечной сваркой:

оборудование стоит немалых денег и назвать его массовым нельзя;
требуется высокая сила тока – свыше 1000 ампер. Это значит, что необходимо подключаться к мощным линиям энергоснабжения;
герметичность швов, выполненных контактным способом, не такая высокая, как у соединений, сделанных электродами;
необходимо внимательно следить за напряжением. Оно не должно быть высоким.

Обозначение на чертежах

В некоторых случаях для выполнения работы может понадобиться чертеж либо другие графические материалы. Они должны передать специалисту информацию о важных критериях и основных параметрах будущего соединения. Пример такой схемы:

Из нее опытный сварщик сразу может выделить несколько явных моментов:

видимый шов обозначается сплошной линией;
штрих-пунктир обозначает невидимое сварное соединение;
знаком плюс маркируется видимая сварная точка;
невидимые сварные точки на схеме не обозначаются.

Контактная точечная сварка чаще всего востребована на производственных участках. Технология позволяет быстро создавать прочные сварные соединения. Она широко используется в судо-, самолето- и машиностроении. Способ подходит для работы с металлами разного состава, в том числе и с нержавейкой. Он характеризуется высокой безопасностью и экологичностью. Но перед началом работ необходимо определиться с оптимальной силой тока и убедиться, что подводящие линии энергоснабжения смогут обеспечить нужные параметры.

Читайте также: