Какая сила нажатия точечной сварки. Технология точечной сварки выполняя работы своими руками

Точечная сварка - это подвид контактной сварки. Сущность контактной профессиональной точечной сварки: металл нагревается до температуры плавления тепловой энергией, образующейся в результате прохождения электротока между свариваемыми элементами на участке их контакта. Параллельно с пропусканием электротока через металлические образцы спустя некоторый промежуток времени осуществляется их сжатие. После данной процедуры совершается сплавление отдельных изделий.

Наиболее распространенный вариант соединения - это создание точек нагрева на торцах соединяемых элементов. Соединение арматурных стержней может осуществляться при формировании нескольких подобных точек, между которыми должен оставаться небольшой промежуток. В результате прохождения через них электрического тока происходит высокая температурная концентрация.

Точечная методика обеспечивает высококачественное соединение арматуры благодаря использованию большого количества точек нагревания.

Сущность самой процедуры в следующем: клещи контактной сварки фиксируются на свариваемых арматурных прутах. После их соприкосновения электрическая цепь замыкается. Основное сопротивление создается именно на стыке стержней, соответственно данный участок нагревается больше всего. Через определенное время концы соединяемых элементов плавятся, становятся пластичными, частично переходят в жидкое состояние, и осуществляется их соединение.

Можно выделить два основных варианта точечной сварки:

Прерывистое оплавление - электрическая дуга воздействует на соединяемый материал не постоянно. Идеально подходит для соединения стыков арматурных прутьев, которые подвергались обработке способом горячего проката.
Непрерывное оплавление - электрическая дуга воздействует на соединяемые образцы без перерыва, до окончательного их соединения. Менее мощная технология, используемая для элементов металлических конструкций, которые предварительно не подвергались каким-либо упрочнениям. Таким способом осуществляется соединение арматурных стержней класса А1.

Как правило, сварочное оборудование, предназначенное для контактной , поддерживает оба рабочих режима.

Схема сварочного оборудования

Стационарный одноточечный сварочный аппарат включает следующие детали:

Корпус.
Систему подведения электротока.
Пневматический привод.
Систему охлаждения.

Данная схема предусматривает размещение в корпусе устройства трансформатора, контактора, панели зажимов, переключателя режимов. Вертикальное перемещение электрода обеспечивается при помощи пневматического цилиндра со сжатым воздухом. Система охлаждения - водяная. Конечно же, схема разных моделей агрегатов для точечной сварки несколько отличается. Еще что стоит отметить - это возможность самостоятельной сборки оборудования.

Независимо от конструктивных особенностей оборудования, суть схемы контактной трансформаторной точечной сварки общая для всех агрегатов, подразумевающая использование для сборки минимального количества составляющих элементов. Для соединения арматурных конструкций можно самостоятельно собрать в бытовых условиях такой агрегат небольшой мощности.

Преимущества

Высококачественное соединение деталей, однородная структура сварного шва, что делает соединение максимально прочным, прекрасно выдерживающим механические воздействия.
Существует возможность выбора режима сварки для каждого конкретного случая.
Отсутствует потребность в применении дополнительных наплавочных компонентов.

Недостатки

Подготовка к сварочным работам занимает достаточно большое количество времени.
Большой расход электроэнергии.
Высокие требования к чистоте.
Работы можно производить исключительно на стационарной площадке.

Материалы для изготовления аппарата для точечной сварки своими руками

При сборке такого оборудования в бытовых условиях необходимо учитывать некоторые нюансы, иметь под рукой определенные материалы и инструменты. А главное, ответственно отнестись к данной работе, так как даже самые незначительные недоработки способны повлечь за собой быстрый выход из строя, ремонт сделанного прибора.

Необходимые инструменты, материалы

болгарка;
ножовка по металлу;
отвертка;
дрель;
сверла;
изолента;
трансформатор;
медный толстый провод;
медные прутья;
выключатель;
рычаг;
для пайки луженые наконечники.

Чтобы собрать такое устройство, понадобиться как минимум шесть трансформаторов. Уже даже существуют конструкции с микропроцессорной системой управления. Но конструкция, эксплуатационные характеристики любого агрегата для точечной сварки, изготовленного самостоятельно, остаются неизменными.

Для соединения деталей используются разные способы сварки. Одной из широко используемых видов является точечная сварка. Особенно она необходима там, где требуется соединить детали с относительно тонкой стенкой. Это относится к частям корпуса электротехнических приборов и различным конструкциям из листовой стали, толщина которых не более 2 мм.

Сварка, выполняемая точечно в одной или нескольких местах деталей, относится к разновидности контактной сварки.

Нагрев металлического сплава и его последующее расплавление при этой технологии осуществляется за счет тепла, которое возникает за счет пропускания тока по электродам через соединяемые внахлест детали в области их плотного сжатия. Для этого параллельно с пропусканием электрического тока проводится механическое сжимание электродами соединяемых частей. При тесном контакте расплавленных участков происходит их сплавление, усиленное точечным диффузным проникновением при сжатии частей металла.

Контактная точечная сварка отличается:

мгновенным выполнением соединения (несколько секунд);
большим значением сварочного тока (свыше 1000А);
малым напряжением в рабочей зоне (от 1 до 10 В);
применением сжимающего сдавливания в точке сварки (от 10 до 100 кг и выше);
точечной областью сплавления.

Нагрев металла объясняется законом Джоуля Ленца, когда низкое сопротивление электродов обеспечивает хорошую электропроводность в месте его контакта с металлической поверхностью и усиливает силу тока в этом месте. Передавая максимально возможный ток металлическим деталям, электрод способствует их нагреву в месте соединения за счет большого сопротивления металла, препятствующего прохождению этого тока.

Максимальный нагрев в месте контакта электродов с поверхностью детали приводит к расплавлению металла в этом месте. При температуре плавления происходит образование литых точечных ядер, диаметр которых колеблется в диапазоне от 4 до 12 мм. Детали приваривают точечно в одном или нескольких местах.

При таком соединении его прочность напрямую зависит от структурного строения и размера точечного сплавления. Эти характеристики зависят от следующих факторов:

вида используемых электродов;
характера и силы тока при проведении сварки;
времени воздействия тока на соединяемые детали;
величины сжимающего усилия;
качества, толщины и характеристик металла свариваемых поверхностей.

Этапы работы

Процесс выполнения сварки происходит поэтапно:

Сначала создается плотный контакт деталей с помощью зажима между электродами.
После пропускания тока через электроды проводится точечное нагревание металла до температуры плавления с образованием ядра. При продолжении пропускании тока жидкое ядро увеличивается и достигает максимальной величины. Внутри расплавленного ядра происходит межкристаллическая перестройка металла с образованием новых структурных связей.
Одновременно проводится деформационное воздействие на зону контакта до окончательного формирования нужного размера точечного соединения. Достаточное сжимающее усилие обеспечивает плотное прижимание соединяемых частей и за счет этого происходит формирование вокруг зоны жидкого ядра уплотненного пояса, препятствующего выплескиванию расплава из зоны контактной сварки.
Последним этапом процесса сварки является отключение тока и охлаждение жидкого ядра металла с его постепенной окончательной кристаллизацией. При этом он становится меньше по размерам. При быстром охлаждении может возникнуть остаточное напряжение, которое негативно отражается на качестве соединения. Чтобы не допустить этого, усилие сжатия электродов снижают постепенно, не прерывая сразу вместе с отключением тока после выполнения работ. Это обеспечивает правильную структуру металла без напряжения в межкристаллических связях. Иногда на последней стадии работы советуют увеличить сжимающее усилие, чтобы обеспечить полную проковку металла в месте соединения и его однородность без присутствия напряжений.

Виды точечной сварки

Соединение деталей можно проводить двумя способами: с использованием мягкого или жесткого сварочного режима.

Выполнение работ с использованием мягкого режима отличается постепенным нагревом металла соединяемых деталей с использованием умеренного по силе плотности тока (не более 100 ампер/мм 2). Время разогрева от 0,5 до 3 секунд. При таком режиме происходит меньший расход потребляемой мощности и нагрузки на сеть. Поэтому он не нуждается в повышенных требованиях к мощности. Все это ведет к небольшой степени закалки зоны нагрева. Такой щадящий режим работы хорошо подходит для соединения сталей, которые чувствительны к термообработке и подвержены быстрой закалке появлением напряжения при агрессивных условиях проведения сварочных работ.

Технология жесткого режима основана на применении тока с высоким значением плотности и большим усилием сжатия при сдавливании деталей. Ток может иметь плотность до 300 ампер/мм 2 , а усилие сдавливания колеблется в интервале 3-8 кг/мм 2 . Время воздействия значительно короче, чем при выполнении работ в мягком режиме, и может продолжаться от 0,1 до 1,5 сек.

Для такого режима требуется использовать аппарат для точечной сварки, потребляющий значительную мощность. Зато процесс соединения деталей осуществляется быстро, обеспечивая высокую степень производительности. Жесткий режим сварочных работ часто используется для соединения медных или алюминиевых сплавов, а также легированных стальных изделий с большой теплопроводностью. Работа в таком режиме помогает сохранить их коррозионную устойчивость.

Применяемое оборудование

Для выполнения точечной стыковки деталей существует много разных по виду и принципу работы устройств, которые отличаются техническими параметрами и имеют различные режимы работ.

Аппарат точечной сварки различается, прежде всего, потребляемой при работе мощностью. Он может быть в виде машины с большими габаритами и высоким уровнем производительности, но потреблять при этом большую мощность.

Также есть устройства, имеющие вид небольшого переносного аппарата, который можно использовать для проведения разовых сварочных работ в быту.

Существующие сварочные аппараты отличаются характером тока в процессе выполнения сварного соединения. Он зависит от принципа устройства и схемы электрической замкнутой цепи.

Сварочное оборудование для точечной сварки производят в виде:

машин, которые осуществляют сварное соединение на переменном токе;
аппаратов, использующих токи низкой частоты;
машин, проводящих сварку в режиме конденсатора;
машин, использующих для сварки постоянный ток.

Наибольшее применение имеет точечный сварочный аппарат, который осуществляет процесс сварки на переменном токе. В таких машинах напряжение для работы получают путем преобразования сетевого напряжения 220 или 380 вольт с использованием трансформатора, время работы которого регулируется специальным модулем, управляющим контроллером и другими приборами, включенными в схему.

Разновидностью таких машин, работающих на переменном токе, является устройство МТР-1210, работающее на пневматическом приводе. Современной установкой для точечного соединения на переменном токе является машина МТР-16053, которая имеет электронное управление процессом сварки.

Конденсаторный режим сварочных работ состоит в постепенном накоплении электроэнергии конденсатором во время его зарядки. Затем осуществляется быстрый расход этой электроэнергии при генерации большого импульса тока. Это дает возможность проводить процесс очень быстро и расходовать при этом меньшую электроэнергию и мощность. Импульсный расход электроэнергии дает максимально сконцентрированное тепло за короткий промежуток времени, что создает минимальную термическую зону соединения деталей. Примером конденсаторной машины является аппарат точечной сварки МТК-2002ЭК.

К машинам, работающим на постоянном токе, относится устройство МТВР-19053. Оно имеет особую конструкцию хоботов и вставленных в них электродов. Это дает возможность выполнять сварное соединение различных по форме и размеру деталей.

Какие электроды нужны для точечной сварки

Эффективность выполнения работ во многом зависит от характеристик электродов: их размера, формы и материала, из которого они изготовлены. Электроды для точечной сварки выполняют двойную функцию: проводят ток в область сварки и обеспечивают зажимное усилие.

Электроды бывают прямой и фигурной формы. В основном используются прямые устройства, т. к. они обеспечивают свободный доступ к точке соединения.

Форма наконечника электродов бывает плоской и сферической и характеризуется соответственно размером диаметра (d) плоского сечения или радиусом (R) сферического конца. От этих размеров зависит величина контактной площади электрода с поверхностью металлической детали, что напрямую влияет на плотность подаваемого тока и силу сдавливания деталей. От этих характеристик зависит величина полученного расплава и размеры ядра.

Электроды, имеющие сферическую форму наконечника, более устойчивы к изнашиванию и не так чувствительны в случае их неправильной ориентации к поверхности детали при установке. Поэтому их особенно рекомендуют применять для сваривания мягких сплавов на основе алюминия или других, т. к. они, в отличие от изделий с плоским сечением наконечника, не оставляют вмятин и повреждений на поверхности. На практике сферические электроды преимущественно используют при точечной сварке любых сплавов.

Размеры электродов обозначены в ГОСТе 14111-90 и имеют значения от 10 до 40 мм. Их выбор зависит от размера толщины соединяемых деталей. Рекомендуемые для определенной толщины размеры рабочей зоны электродов показаны в таблице:

* в новом варианте ГОСТа вместо значения диаметра D=12 мм, включен размер 10 мм и 13 мм.

Существенное влияние оказывает также материал, из которого изготовлен электрод. Он определяет характеристики электрического сопротивления, теплопроводности и прочности электрода при повышенных температурах. При циклических изменениях высокой температуры и нагрузки электрод подвергается повышенному износу в месте рабочей зоны. Поэтому эта часть электрода изготавливается из жаропрочных сплавов меди с высокой электропроводностью и большой проводимостью тепла.

Область применения

Точечная сварка используется в промышленном масштабе при производстве конструкций путем штамповки с одновременной точечной сварочной стыковкой. Этот способ соединения применяется в изготовлении деталей для автомобилей, самолетов, космической, сельскохозяйственной и другой техники, имеющей в конструкции профильные формы. Также такая сварка применяется для создания миниатюрных узлов в приборостроительной сфере, в том числе для производства электронных устройств, где используются детали с тонкой стенкой.

Уже более 150 лет людям известен способ соединения металлов, называемый точечной сваркой. Этот способ позволил автоматизировать и сделать массовым производство автомобилей, сельскохозяйственной техники, самолетов и тысяч наименований бытовой продукции. Благодаря относительно простому принципу действия, точечная сварка приходит и в быт обычных мастеров-любителей, автослесарей, жестянщиков.

Технология контактной сварки работает довольно просто — детали плотно сжимаются и через кратчайшее расстояние подается мощный электрический импульс. Металл разогревается, в точке соприкосновения образуется расплавленное ядро. Так как детали сжаты, происходит диффузия металлов. Ток выключается, точка остывает, металл кристаллизуется. Сварная точка получается прочной, при попытке разорвать соединение лопается материал рядом с точкой. Принцип работы аппаратов сварки — генерирование этого импульса и плотное сжатие деталей.

Чтобы импульс тока хорошо разогрел металл, он должен быть с большой силой и низким напряжением. Промышленные аппараты имеют характеристики: напряжение на контактах всего 1 — 3 Вольта, способны давать силу тока в 10 — 15 килоАмпер.

Устройство аппарата точечной сварки

Любой аппарат точечной сварки состоит из двух блоков:

источник питания;

Чтобы получить мощный разряд при небольшом напряжении, потребуется трансформатор индукционного типа. Соотношение первичной и вторичной обмоток позволяет получить электрический импульс, достаточный для расплавления металла.

Зажимные клещи состоят из двух медных или графитовых контактов, расположенных на разных рычагах, и прижимного механизма. Прижимы бывают с разным приводом:

Механические. Состоят из мощной пружины и рычага, сжатие металлов происходит за счет мускульной силы. Применяются в самодельных или бытовых аппаратах, не дают должного контроля за степенью сжатия, обладают малой производительностью.
Пневматические. Наиболее популярны для переносных ручных аппаратов, легко регулируются при помощи изменения давления в воздушной магистрали. Недостаток — сравнительно медленные, не дают возможности изменения давления в процессе сваривания.
Гидравлические. Не так популярны, гидравлический привод также медленный, но обладает большей широтой настроек, благодаря применению перепускных регулируемых клапанов.
Электромагнитные. Самые «молниеносные», применяются как на ручных аппаратах, так и на больших стационарных. Позволяют регулировать сжатие металлов в процессе сварки, что позволяет добиться провара и отсутствия «выплесков» металла.

Усложнение конструкции возможно при использовании контуров жидкостного охлаждения на нагруженных аппаратах, применении различных систем управления током и прижимом, роботизации перемещения электродов.

Где применяется

Точечную сварку применяют для соединения различных конструкционных металлов и сплавов. Особенности технологии — экологичность, скорость, надежность, легкость автоматизации — позволяют широко применять ее в:

автомобилестроении для сборки кузовов;
ювелирном деле для соединения деталей;
микроэлектронике для спайки микросхем;
производстве сварных арматурных каркасов для монолитных плит;
производстве корпусов, деталей товаров народного потребления.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ точечной сварки особо выделяются:

прочность соединения;
технологичность;
экономичность;
возможность соединения как толстых, так и ультратонких деталей;
возможность автоматизации и роботизации сварочного процесса;
высокая культура производства и экологичность;
универсальность в материалах и возможность масштабирования.

Среди недостатков можно выделить:

сложность диагностики сварного соединения;
требования к чистоте металлов при сварке;
сложность настройки аппаратуры.

Оборудование и материалы для точечной сварки

Чтобы варить точками необходимы:

аппарат для точечной сварки;
свариваемые зачищенные детали;
для защиты деталей от коррозии можно применять токопроводящий грунт или мастику.

Техника безопасности при точечной сварке

Главное при использовании аппаратов точечной сварки — соблюдение правил . При эксплуатации техники не должно быть оголенных контактов, нарушений изоляции кабелей. Все контакты при подключении аппарата к сети должны соответствовать номинальным параметрам, обязательно применение дифавтоматов и заземления.

При удерживании металлов используйте диэлектрические перчатки, рукоять клещей должна быть надежно заизолирована.

Средства защиты

Стандартный набор сварщика вполне подойдет для работы с точечной сваркой. Плотная роба, хлопчатобумажные или спилковые перчатки, прозрачный щиток или очки, респиратор или вытяжка — вот весь набор средств защиты.

Меры безопасности

Всегда проверяйте оборудование перед началом работ! Детали корпуса должны быть надежно заземлены, ручки и держаки — заизолированы.

Обслуживание и перенастройка аппарата производится в выключенном состоянии.

Педаль или кнопка управления должна находиться в удобном месте.

Сварщик должен прочно держать заготовку или инструмент, твердо и устойчиво стоять.

Технология и процесс точечной сварки

В зависимости от толщины металлов, их вида, условий технология сварки может отличаться деталями. Но в целом порядок работ одинаков.

Точечная варка происходит в несколько этапов:

Подготовка поверхностей. Они должны быть очищены от непроводящих ток лакокрасочных материалов и окислов, а также без напряжения плотно присоединяться.
Сжимание деталей. Для этого привод клещей прочно сжимает поверхности, они частично деформируются. Это нужно для возникновения участков проведения тока именно между контактами клещей.
Нагрев деталей электрическим импульсом. Чем толще детали, тем дольше приходится держать нагрев. Импульс может быть как постоянный, так и с регулируемой силой тока, переменный.
В автоматических станках есть этап ослабления давления на детали — это нужно для предотвращения выдавливания металла из расплавленного ядра. В ручных механических клещах этот этап пропускается.
Ток выключается. На глаз момент выключения тока можно определить по нагреву области между электродами — как только металл начинает краснеть, ток отпускается.
Прижим или проковка во время остывания металла. Нужны для формирования прочной кристаллической структуры сварной точки.
Деталь готова.

В зависимости от вида металлов применяются различные настройки. Качество соединения зависит от технологии сварки, типа импульса, режимов сжатия деталей.

Дефекты и причины их возникновения при точечной сварке

Несмотря на технологичность, точечная сварка требует точных настроек и постоянного контроля за качеством на производстве. Среди дефектов можно выделить:

Прожог. Он выглядит как отверстие в обеих деталях, сплавленные края легко отрываются.При слишком высокой силе тока, большой длительности импульса или избыточной силе сжатия металл перегревается и стекает. Для снижения риска прожога стоит снизить силу тока или прижима.
Выплески. При сильном сжатии или долговременном слабом импульсе металл выходит из расплавленного ядра, на его месте образуется пустота. При работе выплески выглядят как искры, вылетающие из точек. До известного предела выплеск не вредит, так как компенсируется сжатием деталей, но точка будет менее надежной — толщина вокруг точки неизбежно уменьшается.
Непровар. Слабый импульс, недостаточная сила сжатия, ослабление клещей при сваривании приводят к непрогреву ядра. Такая точка будет «склеена», но при нагрузке оторвется. Непровар может возникнуть, если сварные точки расположены рядом — соседняя точка выступает шунтом, через который проходит часть электрической энергии. Соответственно, она не будет затрачена на расплав металла.
Уменьшение диаметра сварки. Если импульс будет коротким или детали не будут прилегать плотно, образуется недостаточная площадь расплава. В этом случае в одной точке может быть один или несколько микрорасплавов, которые в сумме значительно слабее монолитной точки.

Трещины и разрушение основного металла. Возникают в случае отсутствия сжатия, близости точки к краю нахлесточной полосы, грязном металле. Визуально при помощи увеличительного стекла этот дефект обнаружить легко.

Исправление дефектов сварки

Диагностика точечной сварки довольно сложная процедура. Привычные ультразвуковые методы исследования не дают точной картины, поэтому на производствах с автоматизацией проводят тесты с разрушением контрольных образцов.

Выявленные дефекты исправляются следующими методами:

повторным провариванием точкой;
высверливание и последующая сварка полуавтоматом;
наружные выплески поддаются зачистке;
проковка горячей точки;
установка сварной или вытяжной заклепки.

Обозначения точечной сварки на чертежах по ГОСТ

Порядок в производстве обеспечивается правильной технической документацией. Точечная сварка имеет свое обозначение на чертеже, которое дополняется специальным буквенным кодом. На лицевой плоскости обозначаются контуры свариваемой области, и крестами места точек. На боковом разрезе точка сварки выглядит как состыкованные заштрихованные плоскости.

Обозначение сварных точек производится на чертежах по ГОСТ 15878-79. Там же оговорены все условные обозначения и дополнительные данные.

Покупать или сделать своими руками?

Несмотря на распространенность технологии, стоимость профессионального оборудования довольно высока. Поэтому среди домашних мастеров ходят схемы самостоятельного изготовления устройства для точечной сварки из простейшего трансформатора и механических клещей. Сделать своими руками можно как мощный аппарат для соединения 4-5 мм металла, так и ювелирный прибор, способный помочь радиомеханику. Ручная работа в гараже не требует дорогого оборудования.

Такой аппарат вполне способен варить неответственные стыки. Если же от прочности сварки зависит жизнь человека (например, кузовной ремонт), лучше приобрести заводское устройство машинной точечной сварки с пневматическим приводом клещей и настраиваемым контроллером или применить другие виды сварки.

Качество изготовления заводских аппаратов выше, они рассчитаны под конкретные задачи, прочность соединений выше, присутствует техника безопасности. Эти аппараты позволяют варить много, и настроены на работу на производствах.

Устанавливается следующими основными параметрами: силой или плотностью тока, временем нагрева, давлением, диаметром рабочей части электрода. Кроме того, часто задается время предварительного сжатия электродов t сж, время проковки t np форма рабочей части электрода и материал для его изготовления. Режимы специальных видов точечной сварки имеют еще некоторые дополнительные параметры.

Точечная сварка малоуглеродистой стали, как и , может производиться в очень широком диапазоне изменения параметров, однако каждому варианту режимов соответствует свое определенное соотношение параметров между собой.

Мягкие режимы характеризуются малой силой тока и большим временем нагрева, для жестких режимов сила тока большая, время нагрева - с варианта режима должен производиться с учетом конкретных условий производства и требований к сварочному соединению.

Сваривание точечной сваркой

Особенности названных вариантов точечной сварки

Мягкие режимы

Сварка на мягких режимах сопровождается образованием широкой зоны разогрева, что облегчает деформирование металла и позволяет ограничиться не очень высокими требованиями к точности правки заготовок, как при жестких режимах.

Так как время нагрева повышено, степень влияния теплоты от быстро исчезающего контактного сопротивления на общий нагрев здесь несколько снижается.
Поэтому могут быть снижены н требования к тщательности подготовки поверхности заготовок.
Мощность электрическая я механическая при сварке на мягких режимах требуется более умеренная, чем при сварке на жестких режимах.

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.

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

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=2 q+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.

Время предварительного сжатия

Пол временем предварительного сжатия понимается от начала приложения давления до начала нагрева. Оно должно быть достаточным, чтобы механизм сжатия успел свести электроды и развить давление до заданной величины. Этот параметр непосредственного влияния на тепловые процессы при сварке не имеет. Для повышения производительности данный параметр следует сокращать, насколько позволяет скорость работы механизма сжатия.

Время проковки

Время проковки (tnp) определяется длительностью нахождения уже сваренной точки под сжимающим воздействием электродов. Этот параметр влияет на скорость охлаждения металла после сварки, так как после нагрева, в условиях плотного соприкосновения электродов и детали, тепло от зоны сварки особенно быстро отводится в электроды.

При сварке закаливающихся сталей ускоренное охлаждение может вызвать появление трещин и время проковки поэтому следует уменьшать.

Однако во всех случаях давление не должно сниматься ранее некоторого времени, необходимого для полного затвердевания и упрочнения ядра. В противном случае деформированные при сварке листы, стремясь упруго возвратиться в начальное положение, могут разрушить еще не остывшее ядро, С повышением толщины время проковки возрастает, так как объем нагретого металла и время охлаждения увеличиваются.

Прибор точечной контактной сварки может пригодиться при сборке изделий из тонкого стального листа от 0,1 до 4 мм, для работ с металлом на СТО при рихтовке вмятин, сварке небольших деталей в гараже. Промышленные образцы устройств стоят не дешево, а вот собрать прибор контактной точечной сварки своими руками можно практически из подручных средств. Единственное, с чем придется повозиться, так это с поиском электрического трансформатора. В этом обзоре расскажем об устройстве и принципе действия прибора, схемах сборки аппарата, а также предложим несколько идей по созданию самодельного инструмента.

Читайте в статье:

Контактная точечная сварка – что это такое и где используется

Точечная контактная сварка относится к типу термомеханической сварки. Процесс работы на нем включает следующие этапы:

Совмещают детали в необходимом положении.
Прижимают их между электродами аппарата, последние выступают в качестве прижимного механизма.
В точке стыковки клещей подается разряд, происходит нагрев, деформируясь под воздействием тока, делали прочно соединяются между собой.

Мастеров привлекает еще и то, что приборы такого плана можно собрать буквально из хлама, а процесс сварки максимально опрятен и автоматизирован. Очень часто такие аппараты можно встретить на СТО. Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля позволяет выровнять вмятины без необходимости демонтажа элементов кузова, а также провести ремонт труднодоступных конструкций.

Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля:

Некоторые промышленные образцы способны выполнять до 600 операций в минуту. Инструмент применяется при клепании металлических конструкций до 4 мм. Такой тип пайки используется при сварке арматур, плоских и угловых сеток, а также каркасов. Таким способом удобно соединять пересекающиеся стержни или стержни с плоскими элементами: листом, полосой, швеллером и другие конструкции.

Точечная сварка способна решить целый ряд сложных задач:

Обеспечивает точечное и бережное соединения изделий без перегрева лишней поверхности.
Способна соединить металлы разной конфигурации: черные и цветные.
Прекрасно скрепляет профили на сгибах, а также пересекающиеся металлические заготовки, особенно в труднодоступных местах.
Места сварки отличаются высокой прочностью и устойчивостью к дальнейшей деформации.

Принцип действия и устройство аппаратов точечной контактной сварки

После того, как металлические пластины, которые необходимо сварить, зажимаются электродами, на них подается кратковременный импульс электротока большой силы. Время импульса подбирается в зависимости от характеристик двух свариваемых металлов. Обычно разряд длится от 0,01 до 0,1 доли секунды.

Когда импульс проходит сквозь металл, детали расплавляются и между ними образуется общее жидкое ядро и пока оно не застынет, свариваемые поверхности необходимо удерживать под давлением.

Давление на детали снимается постепенно, если необходимо сковать листы на более глубокую толщину относительно друг друга на финальной стадии давление усиливается, это позволит достичь максимальной однородности металлов в месте сварки.

Важно! Чтобы повысить качество сварки важно предварительно обработать поверхности деталей для удаления оксидной пленки или коррозии.

Виды контактной сварки

Точечная сварка – один из самых популярных видов контактной сварки в домашних условиях. Однако, есть еще два типа сварки этой категории, которые используются чаще всего на заводах и в специализированных металлообрабатывающих цехах.

Шовная контактная сварка. Принцип действия шовной контактной сварки не отличается от точечной. Привычные нам щипцы заменяют специальные медные ролики. Сварка в этом случае происходит точечно, но на определенном расстоянии, а сварочный шов напоминает дорожку из отдельных сваренных участков.
Шовная контактная сварка применяется для сварки швов, как на окружностях, так и на вытянутых крупногабаритных листах.
Стыковая контактная сварка. Этот тип сварки отличается большей площадью одномоментной сварки. Электрический ток переменного импульса подается на свариваемые изделия, контактирующие в стыках. Таким образом, во время подачи импульса нагрев происходит по всей площади касания, еще её называют площадью сечения. Процесс этот полностью механизирован, поэтому для самостоятельной сборки в домашних условиях не подходит.
Схема машины стыковой контактной сварки
Конденсаторная сварка. По такому же принципу работает и конденсаторная сварка. Ее применяют в тех сферах промышленности, где сплавляются миниатюрные детали толщиной от 0,5 – до 1,5 мм. Такой тип сварки используется в сфере электроники и приборостроения. Преимущество в том, что она практически не оставляет следов и не прожигает металл.
Самодельный аппарат конденсаторной сварки

Изготовление своими руками контактной сварки из микроволновки

Многие мастера задаются вопросом как из микроволновки сделать сварочный аппарат. На самом деле, самое сложное в этом процессе – разобрать и подготовить трансформатор.

Варианты самодельного сварочного аппарата точечной сварки из микроволновки:

Какие инструмент нужны для работы

Для работы нам потребуются следующие инструменты и комплектующие:

Трансформатор, который мы демонтируем из микроволновки. В зависимости от мощности инструмента можно использовать два или три.
Толстый медный провод.
Электроды (медные или покрытые сплавом меди), которые мы будем использовать в будущем вместо зажимов.
Рычаг для ручного зажима.
Основание для сварочного аппарата.
Кабели и обмоточные материалы.
Набор отверток и болгарка для вскрытия трансформатора.

Важно! Для бытового использования подходит электролитическая медь и ее смеси с маркировкой ЭВ.

Как подготовить к работе силовую часть установки – трансформатор

Трансформатор – сердце прибора. Самый простой способ добыть его – вынуть из старой, но еще работающей, микроволновки. Минимальная мощность устройства должна на выходе составлять 1 кВт. Такая мощность будет достаточной, чтобы сваривать контактным способом листы до 1 мм.

Для нас ценность имеет не сам трансформатор, а его магнитопровод и первичная обмотка. Вторичную обмотку необходимо аккуратно демонтировать.

Извлечение из микроволновки и создание трансформатора контактной сварки

Для того, чтобы переделать его под наши нужды, необходимо болгаркой аккуратно вскрыть по сварочному шву корпус и добраться до магнитопровода.

Далее начинаем процедуру обмотки вторичной обмотки. Чаще всего для этих целей используется многожильный провод с сечением не менее 100 мм 2. Достаточно сделать 2-3 витка,так как напряжение в этом виде сварки не велико. Важно, чтобы изоляция этого провода была термостойкой.

Объединение трансформаторов для получения аппарата большей мощности

Однако, бывают случаи, что мощности одного трансформатора недостаточно и приходится соединять несколько приборов последовательно. В этом случае провод наматывается по очереди через каждую катушку, причем число витков на каждой из них должно быть одинаковым, иначе вы рискуете получить нулевое напряжение из-за возникшей противофазы.

Важно! Чем мощнее трансформатор, тем сильнее может быть скачок напряжения в электросети при тестовом включении прибора

Определение правильности последовательно присоединенных выводов

Для удобства работы одинаковые выводы провода обычно помечают. Но если этого нет, то их можно определить, последовательно соединив первичные обмотки двух трансформаторов. Далее вольтметром проверяем напряжение.

Если вольтметр показывает показания, равные по значению, но противоположные по знаку, то необходимо изменить последовательность присоединения вторичных обмоток трансформатора. При правильной сборке трансформаторов в цепь прибор дает удвоенное показание напряжение, полученное от двух вторичных обмоток.

Как и из чего сделать электроды для контактной сварки

Электроды для точечной сварки имеют разную форму и конфигурацию. Чем мельче размером обрабатываемая деталь, тем острее наконечник электрода.

По форме электроды могут быть прямые, изогнутые, с плоским наконечником или острым. Но чаще всего в практике используются электроды с конусовидными наконечниками. Для того, чтобы устройство не окислялось, электроды соединяют с рабочими проводами при помощи пайки. Однако, все равно в процессе работы они могут изнашиваться, поэтому их необходимо подтачивать (по аналогии с карандашом).

Электрод выполняет сразу несколько функций:

Прижимает обрабатываемые детали.
Проводит токовый разряд.
Отводит излишнее тепло.

Для правильного изготовления электродов обратимся к ГОСТу (14111-90), в котором уже оговорены все возможные диаметры данных элементов (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 мм). Это допустимые и рабочие показатели, отступать от которых не рекомендуется.

Важно! Диаметр электрода должен быть больше или равен диаметру рабочего провода.

Из чего состоит и как работает цепь управления точечной контактной сварки

В сварочном аппарате очень важный параметр – время воздействия на металл. Для регулировки этого показателя используются следующие элементы:

Электролитические конденсаторы С1-С6, с напряжением заряда не менее 50 вольт. Емкость конденсаторов составляет: для С1 и С2 – 47 мкФ, С3 и С4 – 100 мкФ, С5 и С6 – 470 мкФ.
Переключатели П2К с независимой фиксацией.
Кнопки (на схеме КН1) и резисторы (R1 и R2). Контакты кнопки КН1 должны быть: один – нормально-замкнутый, другой – нормально-разомкнутый.

Для установки выключателя следует выбрать первичную обмотку, точнее, ее цепь. Дело в том, что цепь вторичной обмотки отличается слишком большим током, что может стать причиной дополнительного сопротивления и сварки контактов.

Также необходимо создать достаточную силу сжатия, которая обеспечивается рычагом. Чем длиннее будет ручка, тем сильнее давление между электродами. Не забывайте, что включать оборудование необходимо при сведенных контактах, иначе произойдет искрение и их подгорание.

Совет! Прижимной рычаг можно оснастить прочным резиновым кольцом. Он облегчит нагрузочное усилие, а резинка зафиксирует его.

Следите за тем, чтобы оборудование для контактной сварки из микроволновки было надежно зафиксировано на столе, так как усилие может привести к его падению и выходу из строя. Для самодельного сварочного аппарата, сделанного своими руками из микроволновки, необходимо предусмотреть систему охлаждения. Для этих целей может быть использован вентилятор для ПК.

Статья