Точечная сварка

Точечная сварка — это один методов сварки, в которой для создания соединения используется тепло, выделяемое при прохождении сварочного тока через свариваемые материалы, и одновременное действие силы сжатия. Принцип контактной сварки основан на наличии переходного сопротивления свариваемых материалов, которое во время прохождения сварочного тока создает достаточно тепла, необходимого для плавления свариваемого материала.

Суть точечной сварки

Точечная сварка — наиболее распространенный метод контактной сварки, позволяющий получить высокопрочные соединения. Она дает возможность выполнять сварной шов в точках, расположенных на расстоянии друг от друга, с помощью токопроводящих клешневых электродов. В месте прижатия за счет протекания тока листовой материал нагревается и соединяется друг с другом.

Основными параметрами этого вида сварки являются:

• сила тока;
• сила давления;
• время сварки;
• рабочие размеры электрода.

Чаще всего точечная сварка используется для соединения элементов из углеродистых и легированных сталей, никеля, титана, их сплавов, а также сплавов меди и алюминия. Толщина свариваемых элементов зависит от типа материала (например, в случае углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25% максимальная толщина свариваемых листов не превышает 20 мм, а в случае алюминия и его сплавы — 5 мм).

В связи с тем, что эффективность точечной сварки очень высока, эта технология успешно роботизирована. Например, для листового металла толщиной 0,8-1,0 мм можно получить до 2000 сварных швов в час с использованием аппаратов для одноточечной сварки и до 10 тысяч сварных швов в час.

Объекты для точечной сварки

С помощью точечной сварки можно соединять практически все виды стали, даже гальванизированные. Это могут быть автомобильные кузова, металлические конструкции или проволочная сетка. Можно сваривать листы из алюминия и его сплавов, а также из малоиспользуемых материалов, таких как титан или цирконий.

Точечной сваркой соединяют самые разные по размеру изделия – от ювелирных по масштабу ремонтов в авиастроительной промышленности, радиоэлектронике, производстве мобильных устройств и бытовой техники.

Механизм точечной сварки

Сварная точка, на которой расплавляется материал, состоит из: внутренней части, для которой характерна структура равноосных кристаллов, и области с ориентированной дендритной структурой, созданной кристаллизацией.

Зона плавления окружена:

• узкая область, где происходили химические реакции в полужидком и твердом состоянии — это область частичного плавления и миграции углерода или сегрегации отдельных элементов;
• зона перегрева: ее наличие зависит от параметров сварки — при сварке жестким режимом сварки эта зона очень узкая или даже металлографически не обнаруживается.

Проще говоря, можно сказать, что область плавления материала окружена зоной термического влияния, которая из-за крупнозернистости характеризуется плохими механическими свойствами. Если точечный сварной шов слишком нагружен, то он чаще всего ломается в этой термически поврежденной зоне (сварочная линза будет вырвана) как в материале, свариваемом в мягком режиме, так и в жестком режиме.

Виды точечной сварки

Методы точечной сварки по способу подачи тока к свариваемым элементам:

• двусторонний одноточечный (чаще всего используется);
• двусторонний двухточечные;
• односторонние одноточечные и двухточечные.

Процесс точечной сварки:

• прессование соединяемых элементов электродами сварочных аппаратов;
• нагрев элементов на стыке (одноимпульсный или многоимпульсный нагрев) и образование жидкого очага сварного шва;
• охлаждение сердечника шва и формирование равномерного соединения (после выключения сварки).

Параметры точечной сварки:

• сила сварочного тока;
• текущее время протекания сварочного материала;
• усилие прижима электродов.

Эти параметры выбираются в зависимости от типа металла, толщины, формы и размеров свариваемых элементов и требований конструкции.

Классификация точечной сварки:

• жесткая — высокая сила тока, высокое усилие давления и короткое время протекания тока обеспечивают высокую эффективность сварки, низкое потребление электроэнергии. Они используются в крупносерийном производстве, а разъемы имеют небольшую зону нагрева.
• мягкая — меньшая сила тока, меньшие силы давления и большее время протекания тока замедляют процесс сварки, что увеличивает ширину зоны нагрева и деформацию стыков. При их использовании меньше вероятность затвердевания и меньше склонности к трещинам в стыках. Мягкие параметры используются при отсутствии мощных сварочных аппаратов и при сварке материалов, склонных к упрочнению.

Технологические рекомендации

Точечные соединения должны быть спроектированы так, чтобы весы работали на сдвиг (избегайте сварных швов на растяжение и кручение). Поверхности свариваемых деталей должны быть плоскими и параллельными (не допускаются сварные швы по углам и закругления).

Диаметр сварного шва определяется в зависимости от толщины листов. При большем количестве сварных швов они сгруппированы в два или более рядов (они не могут быть слишком близко друг к другу из-за шунтирования тока), используя рекомендуемые шкалы при расположении сварных швов,

Нельзя варить последовательно больше трех листов (если есть 3 листа разной толщины, более тонкий кладется в центр, если 2 листа разной толщины, более тонкий находится сверху. Стыки должны быть подобраны (по возможности) таким образом, чтобы их можно было сваривать двусторонней одноточечной сваркой с максимально коротким выступом сварочных рычагов.

Проверка качества сварки

Отдельные испытания точечной сварки можно разделить по методу нагрузки и форме испытуемого образца следующим образом:

• U-образное испытание на растяжение — образец представляет собой сварную конструкцию из двух U-образных профилей, сваренных вместе с помощью одной точечной сварки. Во время растягивания напряжение сдвига возникает вокруг точечной сварки в плоскости, перпендикулярной поверхности листового металла, по окружности расплавленной области;
• испытание на перекрестное растяжение — образец представляет собой крест, состоящий из двух полос листов, которые соединены друг с другом в центре перекрытия с помощью одной точечной сварки;
• испытание на сдвиг — испытательный образец состоит из двух одинаково ориентированных листов листового металла, соединенных одной точечной сваркой в ​​середине перекрытия. Испытание проводится на разрывной машине — следовательно, это испытание на растяжение, но сам сварной шов, соответственно. область вокруг сварного шва подвергается главным образом сдвигу.