Точечная сварка является разновидностью контактной сварки. При этом способе, нагрев металла до температуры его плавления осуществляется теплом, которое образуется при прохождении большого электрического тока от одной детали к другой через место их контакта. Одновременно с пропусканием тока и некоторое время спустя после него производится сжатие деталей, в результате чего происходит взаимное проникновение и сплавление нагретых участков металла.

Особенностями контактной точечной сварки являются: малое время сварки (от 0,1 до нескольких секунд), большой сварочный ток (более 1000А), малое напряжение в сварочной цепи (1-10В, обычно 2-3В), значительное усилие сжимающее место сварки (от нескольких десятков до сотен кг), небольшая зона расплавления.

Точечную сварку чаще всего применяют для соединения листовых заготовок внахлестку, реже - для сварки стержневых материалов. Диапазон толщин, свариваемых ею, составляет от нескольких микрометров до 2-3 см, однако чаще всего толщина свариваемого металла варьируется от десятых долей до 5-6 мм.

Кроме точечной, существуют и другие виды контактной сварки (стыковая, шовная и пр.), однако точечная сварка является наиболее распространенной. Она применятся в автомобилестроении, строительстве, радиоэлектронике, авиастроении и многих других отраслях. При строительстве современных лайнеров, в частности, производится несколько миллионов сварных точек.

Заслуженная популярность

Большая востребованность точечной сварки обусловлена целым рядом достоинств, которыми она обладает. В их числе: отсутствие необходимости в сварочных материалах (электродах, присадочных материалах, флюсах и пр.), незначительные остаточные деформации, простота и удобство работы со сварочными аппаратами, аккуратность соединения (практическое отсутствие сварного шва), экологичность, экономичность, подверженность легкой механизации и автоматизации, высокая производительность. Автоматы точечной сварки способны выполнять до нескольких сотен сварочных циклов (сварных точек) в минуту.

К недостаткам можно отнести отсутствие герметичности шва и концентрацию напряжений в точке сварки. Причем последние могут быть значительно уменьшены или вообще устранены особыми технологическими приемами.

Последовательность процессов при контактной точечной сварке

Весь процесс точечной сварки можно условно разделить на 3 этапа.

• Сжатие деталей, вызывающее пластическую деформацию микронеровностей в цепочке электрод-деталь-деталь-электрод.
• Включение импульса электрического тока, приводящего к нагреву металла, его расплавлению в зоне соединения и образованию жидкого ядра. По мере прохождения тока ядро увеличивается по высоте и диаметру до максимальных размеров. Происходит образование связей в жидкой фазе металла. При этом продолжается пластическая осадка контактной зоны до окончательного размера. Сжатие деталей обеспечивает образование уплотняющего пояса вокруг расплавленного ядра, который препятствует выплеску металла из зоны сварки.
• Выключение тока, охлаждение и кристаллизация металла, заканчивающаяся образованием литого ядра. При охлаждении объем металла уменьшается, и возникают остаточные напряжения. Последние являются нежелательным явлением, с которым борются различными способами. Усилие, сжимающее электроды, снимается с некоторой задержкой после отключения тока. Это обеспечивает необходимые условия для лучшей кристаллизации металла. В некоторых случаях в заключительной стадии контактной точечной сварки рекомендуется даже увеличивать усилие прижима. Оно обеспечивает проковывание металла, устраняющее неоднородности шва и снимающее напряжения.

При следующем цикле все повторяется снова.

Основные параметры контактной точечной сварки

К основным параметрам контактной точечной сварки относятся: сила сварочного тока (I СВ), длительность его импульса (t СВ), усилие сжатия электродов (F СВ), размеры и форма рабочих поверхностей электродов (R - при сферической, d Э - при плоской форме). Для лучшей наглядности процесса эти параметры представляются в виде циклограммы, отражающей их изменение во времени.

Различают жесткий и мягкий режимы сварки. Первый характеризуется большим током, малой продолжительностью токового импульса (0,08-0,5 секунд в зависимости от толщины металла) и большой силой сжатия электродов. Его применяют для сварки медных и алюминиевых сплавов, обладающих большой теплопроводностью, а также высоколегированных сталей для сохранения их коррозионной стойкости.

При мягком режиме производится более плавный нагрев заготовок относительно небольшим током. Продолжительность сварочного импульса составляет от десятых долей до нескольких секунд. Мягкие режимы показаны для сталей, склонных к закалке. В основном именно мягкие режимы используются для контактной точечной сварки в домашних условиях, поскольку мощность аппаратов в этом случае может быть ниже, чем при жесткой сварке.

Размеры и форма электродов . С помощью электродов осуществляется непосредственный контакт сварочного аппарата с деталями, подвергаемыми сварке. Они не только подводят ток в зону сварки, но и передают сжимающее усилие и отводят тепло. Форма, размеры и материал электродов являются важнейшими параметрами аппаратов для точечной сварки.

В зависимости от их формы электроды подразделяются на прямые и фигурные. Наиболее распространены первые, они применяются для сварки деталей, допускающих свободный доступ электродов в свариваемую зону. Их размеры стандартизованы ГОСТом 14111-90, который устанавливает такие диаметры электродных стержней: 10, 13, 16, 20, 25, 32 и 40 мм.

По форме рабочей поверхности существуют электроды с плоскими и сферическими наконечниками, характеризуемыми соответственно значениями диаметра (d) и радиуса (R). От величины d и R зависит площадь контакта электрода с деталью, влияющая на плотность тока, давление и величину ядра. Электроды со сферической поверхностью имеют большую стойкость (способны сделать больше точек до переточки) и менее чувствительны к перекосам при установке, чем электроды с плоской поверхностью. Поэтому со сферической поверхностью рекомендуется изготовлять электроды, используемые в клещах, а также фигурные электроды, работающие с большими прогибами. При сварке легких сплавов (например, алюминия, магния) применяют только электроды со сферической поверхностью. Использование для этой цели электродов с плоской поверхностью приводит к чрезмерным вмятинам и подрезам на поверхности точек и повышенным зазорам между деталями после сварки. Размеры рабочей поверхности электродов выбирают в зависимости от толщины свариваемых металлов. Следует отметить, что электроды со сферической поверхностью могут быть использованы практически во всех случаях точечной сварки, электроды же с плоской поверхностью очень часто неприменимы.

* - в новом ГОСТе вместо диаметра 12 мм, введено 10 и 13 мм.

Посадочные части электродов (места соединяемые с электродержателем) должны обеспечивать надежную передачу электрического импульса и усилие прижима. Часто они выполняются в виде конуса, хотя существуют и другие виды соединений - по цилиндрической поверхности или резьбе.

Очень важное значение имеет материал электродов, определяющий их электрическое сопротивление, теплопроводность, термостойкость и механическую прочность при высоких температурах. В процессе работы электроды нагреваются до больших температур. Термоциклический режим работы, совместно с механической переменной нагрузкой, вызывает повышенный износ рабочих частей электродов, результатом чего становится ухудшение качества соединений. Чтобы электроды были в состоянии противостоять тяжелым условиям работы, их делают из специальных медных сплавов, обладающих жаропрочностью и высокой электро- и теплопроводностью. Чистая медь также способна работать в качестве электродов, однако она обладает низкой стойкостью и требует частых переточек рабочей части.

Сила сварочного тока . Сила сварочного тока (I СВ) - один из основных параметров точечной сварки. От нее зависит не только количество тепла, выделяющегося в зоне сварки, но и градиент его увеличения по времени, т.е. скорость нагрева. Напрямую зависят от I СВ и размеры сварного ядра (d, h и h 1), увеличивающиеся пропорционально увеличению I СВ.

Необходимо отметить, что ток, который протекает через зону сварки (I СВ), и ток, протекающий во вторичном контуре сварочной машины (I 2), различаются между собой - и тем больше, чем меньше расстояние между сварными точками. Причиной этого является ток шунтирования (I ш), протекающий вне зоны сварки - в том числе и через ранее выполненные точки. Таким образом, ток в сварочной цепи аппарата должен быть больше сварочного тока на величину тока шунтирования:

I 2 = I СВ + I ш

Для определения силы сварочного тока можно пользоваться разными формулами, которые содержат различные эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем. В случаях, когда точное определение сварочного тока не требуется (что и бывает чаще всего), его значение принимают по таблицам, составленным для разных режимов сварки и различных материалов.

Увеличение времени сварки позволяет сваривать токами намного меньшими, чем приведенные в таблице для промышленных аппаратов.

Время сварки . Под временем сварки (t СВ) понимают продолжительность импульса тока при выполнении одной сварной точки. Вместе с силой тока, оно определяет количество теплоты, которое выделяется в зоне соединения при прохождении через нее электрического тока.

При увеличении t СВ повышается проплавление деталей и растут размеры ядра расплавленного металла (d, h и h 1). Одновременно с этим увеличивается и теплоотвод из зоны плавления, разогреваются детали и электроды, происходит рассеивание тепла в атмосферу. При достижении определенного времени может наступить состояние равновесия, при котором вся подводимая энергия отводится из зоны сварки, не увеличивая проплавление деталей и размер ядра. Поэтому увеличение t СВ целесообразно только до определенного момента.

При точном расчете продолжительности сварочного импульса должны учитываться многие факторы - толщина деталей и размер сварной точки, температура плавления свариваемого металла, его предел текучести, коэффициент аккумуляции тепла и пр. Есть сложные формулы с эмпирическими зависимостями, по которым при необходимости осуществляют расчет.

На практике чаще всего время сварки принимают по таблицам, корректируя при необходимости принятые значения в ту или иную сторону в зависимости от полученных результатов.

Усилие сжатия . Усилие сжатия (F СВ) оказывает влияние на многие процессы контактной точечной сварки: на пластические деформации, происходящие в соединении, на выделение и перераспределение тепла, на охлаждение металла и его кристаллизацию в ядре. С увеличением F СВ увеличивается деформация металла в зоне сварки, уменьшается плотность тока, снижается и стабилизируется электрическое сопротивление на участке электрод-детали-электрод. При условии сохранения размеров ядра неизменными, прочность сварных точек с ростом усилия сжатия возрастает.

При сварке на жестких режимах применяют более высокие значения F СВ, чем при мягкой сварке. Это связано с тем, что при увеличении жесткости возрастает мощность источников тока и проплавление деталей, что может приводить к образованию выплесков расплавленного металла. Большое усилие сжатия как раз и призвано воспрепятствовать этому.

Как уже отмечалось, для проковки сварной точки с целью снятия напряжений и повышения плотности ядра, технология контактной точечной сварки в некоторых случаях предусматривает кратковременное увеличение силы сжатия после отключения электрического импульса. Циклограмма в этом случае выглядит следующим образом.

При изготовлении простейших аппаратов контактной сварки для домашнего пользования нет большого резона заниматься точными расчетами параметров. Ориентировочные значения диаметра электродов, сварочного тока, времени сварки и усилия сжатия можно взять из таблиц, имеющихся во многих источниках. Нужно только понимать, что данные в таблицах являются несколько завышенными (или заниженными, если иметь в виду время сварки) по сравнению с теми, которые подойдут для домашних аппаратов, где обычно используются мягкие режимы.

Подготовка деталей к сварке

Поверхность деталей в зоне контакта деталей между собой и в месте контакта с электродами зачищают от окислов и других загрязнений. При плохой зачистке возрастают потери мощности, ухудшается качество соединений и увеличивается износ электродов. В технологии контактной точечной сварки, для зачистки поверхности используют пескоструйную обработку, наждачные круги и металлические щетки, а также травление в специальных растворах.

Высокие требования предъявляются к качеству поверхности деталей из алюминиевых и магниевых сплавов. Целью подготовки поверхности под сварку является удаление без повреждения металла относительно толстой пленки окислов с высоким и неравномерным электрическим сопротивлением.

Оборудование для точечной сварки

Различия между существующими видами аппаратов для точечной сварки определяются в основном родом сварочного тока и формой его импульса, которые производятся их силовыми электрическими контурами. По этим параметрам оборудование контактной точечной сварки подразделяется на следующие виды:

• машины для сварки переменным током;
• аппараты низкочастотной точечной сварки;
• машины конденсаторного типа;
• машины сварки постоянным током.

Каждый из этих типов машин имеет свои преимущества и недостатки в технологическом, техническом и экономическом аспектах. Наибольшее распространение получили машины для сварки переменным током.

Машины контактной точечной сварки переменного тока . Принципиальная схема машин для точечной сварки переменным током представлена на рисунке ниже.

Напряжение, при котором осуществляется сварка, формируется из напряжения сети (220/380В) с помощью сварочного трансформатора (ТС). Тиристорный модуль (КТ) обеспечивает подключение первичной обмотки трансформатора к питающему напряжению на необходимое время для формирования сварочного импульса. С помощью модуля можно не только управлять продолжительностью времени сварки, но и осуществлять регулирование формы подаваемого импульса за счет изменения угла открытия тиристоров.

Если первичную обмотку выполнить не из одной, а нескольких обмоток, то, подключая их в различном сочетании друг с другом, можно менять коэффициент трансформации, получая различные значения выходного напряжения и сварочного тока на вторичной обмотке.

Кроме силового трансформатора и тиристорного модуля, машины контактной точечной сварки переменного тока имеют набор управляющего оборудования - источник питания для системы управления (понижающий трансформатор), реле, логические контроллеры, панели управления и пр.

Конденсаторная сварка . Сущность конденсаторной сварки заключается в том, что сначала электрическая энергия относительно медленно накапливается в конденсаторе при его зарядке, а затем очень быстро расходуется, генерируя токовый импульс большой величины. Это позволяет производить сварку, потребляя из сети меньшую мощность по сравнению с обычными аппаратами для точечной сварки.

Кроме этого основного преимущества, конденсаторная сварка имеет и другие. При ней происходит постоянное контролируемое расходование энергии (той, которая накопилась в конденсаторе) на одно сварное соединение, что обеспечивает стабильность результата.

Сварка происходит за очень короткое время (сотые и даже тысячные доли секунды). Это дает концентрированное выделение тепла и минимизирует зону термического влияния. Последнее достоинство позволяет использовать её для сварки металлов с высокой электро- и теплопроводностью (медных и алюминиевых сплавов, серебра и др.), а также материалов с резко различающимися теплофизическими свойствами.

Жесткая конденсаторная микросварка используется в радиоэлектронной промышленности.

Количество энергии, накопленное в конденсаторах, можно рассчитать по формуле:

W = C U 2 /2

где С - емкость конденсатора, Ф; W - энергия, Вт; U - зарядное напряжение, В. Изменяя величину сопротивления в зарядной цепи, регулируют время зарядки, зарядный ток и потребляемую из сети мощность.

Дефекты контактной точечной сварки

При качественном исполнении, точечная сварка обладает высокой прочностью и способна обеспечить эксплуатацию изделия в течение длительного срока службы. При разрушениях конструкций, соединенных многоточечной многорядной точечной сваркой, разрушение происходит, как правило, по основному металлу, а не по сварным точкам.

Качество сварки зависит от приобретенного опыта, который сводится в основном к выдерживанию необходимой продолжительности токового импульса на основании визуального наблюдения (по цвету) за сварной точкой.

Правильно выполненная сварная точка расположена по центру стыка, имеет оптимальный размер литого ядра, не содержит пор и включений, не имеет наружных и внутренних выплесков и трещин, не создает больших концентраций напряжения. При приложении усилия на разрыв, разрушение конструкции происходит не по литому ядру, а по основному металлу.

Дефекты точечной сварки подразделяются на три типа:

• отклонения размеров литой зоны от оптимальных, смещение ядра относительно стыка деталей или положения электродов;
• нарушение сплошности металла в зоне соединения;
• изменение свойств (механических, антикоррозионных и др.) металла сварной точки или прилегающих к ней областей.

Наиболее опасным дефектом считается отсутствие литой зоны (непровар в виде "склейки"), при котором изделие может выдерживать нагрузку при невысокой статической нагрузке, но разрушается при действии переменной нагрузки и колебаниях температуры.

Прочность соединения оказывается сниженной и при больших вмятинах от электродов, разрывах и трещинах кромки нахлестки, выплеске металла. В результате выхода литой зоны на поверхность, снижаются антикоррозионные свойства изделий (если они были).

Непровар полный или частичный, недостаточные размеры литого ядра . Возможные причины: мал сварочный ток, слишком велико усилие сжатия, изношена рабочая поверхность электродов. Недостаточность сварочного тока может вызываться не только его малым значением во вторичном контуре машины, но и касанием электрода вертикальных стенок профиля или слишком близким расстоянием между сварными точками, приводящим к большому шунтирующему току.

Дефект обнаруживается внешним осмотром, приподниманием кромки деталей пробойником, ультразвуковыми и радиационными приборами для контроля качества сварки.

Наружные трещины . Причины: слишком большой сварочный ток, недостаточная сила сжатия, отсутствие усилия проковки, загрязненная поверхность деталей и/или электродов, приводящая к увеличению контактного сопротивления деталей и нарушению температурного режима сварки.

Дефект можно обнаружить невооруженным глазом или с помощью лупы. Эффективна капиллярная диагностика.

Разрывы у кромок нахлестки . Причина этого дефекта обычно одна - сварная точка расположена слишком близко от края детали (недостаточна нахлестка).

Обнаруживается внешним осмотром - через лупу или невооруженным глазом.

Глубокие вмятины от электрода . Возможные причины: слишком малый размер (диаметр или радиус) рабочей части электрода, чрезмерно большое ковочное усилие, неправильно установленные электроды, слишком большие размеры литой зоны. Последнее может являться следствием превышения сварочного тока или длительности импульса.

Внутренний выплеск (выход расплавленного металла в зазор между деталями) . Причины: превышены допустимые значения тока или длительности сварочного импульса - образовалась слишком большая зона расплавленного металла. Мало усилие сжатия - не создался надежный уплотняющий пояс вокруг ядра или образовалась воздушная раковина в ядре, вызвавшая вытекание расплавленного металла в зазор. Неправильно (несоосно или с перекосом) установлены электроды.

Определяется методами ультразвукового или рентгенографического контроля или внешним осмотром (из-за выплеска может образоваться зазор между деталями).

Наружный выплеск (выход металла на поверхность детали) . Возможные причины: включение токового импульса при несжатых электродах, слишком большое значение сварочного тока или продолжительности импульса, недостаточное усилие сжатия, перекос электродов относительно деталей, загрязнение поверхности металла. Две последние причины приводят к неравномерной плотности тока и расплавлению поверхности детали.

Определяется внешним осмотром.

Внутренние трещины и раковины . Причины: слишком велики ток или продолжительность импульса. Загрязнена поверхность электродов или деталей. Мала сила сжатия. Отсутствует, опаздывает или недостаточно ковочное усилие.

Усадочные раковины могут возникать во время охлаждения и кристаллизации металла. Чтобы воспрепятствовать их возникновению, необходимо повышать силу сжатия и применять проковывающее сжатие в момент охлаждения ядра. Дефекты обнаруживаются методами рентгенографического или ультразвукового контроля.

Смещение литого ядра или его неправильная форма . Возможные причины: неправильно установлены электроды, не очищена поверхность деталей.

Дефекты обнаруживаются методами рентгенографического или ультразвукового контроля.

Прожог . Причины: наличие зазора в собранных деталях, загрязнение поверхности деталей или электродов, отсутствие или малое усилие сжатия электродов во время токового импульса. Во избежание прожогов ток должен подаваться только после приложения полного усилия сжатия. Определяется внешним осмотром.

Исправление дефектов . Способ исправления дефектов зависит от их характера. Самым простым является повторная точечная или иная сварка. Дефектное место рекомендуется вырезать или высверлить.

При невозможности сварки (из-за нежелательности или недопустимости нагрева детали), вместо дефектной сварной точки можно поставить заклепку, высверлив место сварки. Применяются и другие способы исправления - зачистка поверхности в случае наружных выплесков, термическая обработка для снятия напряжений, правка и проковка при деформации всего изделия.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Техническая документация - это своеобразная книга для конструкторов, проектировщиков, инженеров, мастеров и рабочих. Составляется (пишется) по определенным правилам и требованиям. Это требуется для правильного понимания изложенной информации. Одна из областей технического текста - обозначение сварных швов на чертежах.

Сварочный процесс - технологическая операция образования монолитного соединения. Зона, где происходило расплавление и застывание материала стыкуемых деталей, называется сварным швом.

Виды

Сварной стык подразделяется:

• Стыковой. Соединение образовано по торцевым поверхностям деталей. Осуществляется с обработкой кромок и без оного. Маркировка «С».

• Нахлесточный. Плоскости деталей параллельны друг другу и частично заходят одна на другую. Маркировка «Н».

Шов выполняется:

• Односторонний. Наплавление осуществляется с одной из сторон соединения (стыка).

• Двусторонний. Обработка происходит с двух сторон.

Необходимость обозначения сварки

Любая конструкция состоит из отдельных деталей (узлов), соединенных между собой тем или иным способом. Один из них - сварка. Стык обладает своими характеристиками, влияющими на работоспособность изделия в целом.

Обозначение сварки на чертеже - это пояснение способа стыковки, формы шва и его геометрические параметры, способ выполнения и другая дополнительная информация. Грамотный инженер почерпнет дополнительные сведения:

• о прочности - соединение сплошное или прерывистое; кроме этого, в зоне шва образуются термические напряжения;
• о размерах и форме наплавленного металла;
• герметичности стыка;
• время выполнения соединения - до монтажа или в его процессе, и другое.

Расшифровка технической аббревиатуры

Изучение обозначения сварного шва на чертеже можно выполнить двумя способами:

• начать с азов - чтения специальной литературы, в том числе ГОСТов (аналог - изучение букв по Азбуке);
• пойти от обратного, то есть начать с рассмотрения примеров как обозначается сварка на чертежах, с постепенным углублением своих знаний.

Примеры

Маркировка сварочного стыка регламентируется ЕСКД. В нее входит:

• ГОСТ 2.312-72.
• ГОСТ 5264-80.
• ГОСТ 14771-76.

По ГОСТ, сварной стык обозначается в технической документации выносной стрелкой:

Расположение надписи сверху стрелки, ниже ее или с обеих сторон показывает на расположение соединения:

• с лицевой части детали;
• с обратной (невидимый стык);
• двусторонняя обработка.

Надпись и стрелка обозначают обратную (закрытую) или лицевую часть, соответственно.

Пример 2.

• Выполнен с одной стороны, с загибом края, разомкнутый контур, по нормативам ГОСТ 5264-80, электродуговая сварка.

Пример 3.

• - соединение произведено по сплошной линии в виде кольца;
• ГОСТ 17771-76 - сварка в облаке газов;
• Т3 - тавровый стык с обработкой каждой из сторон; разделка кромок отсутствует;
• УП - газообразная окись углерода, расплавляемый электрод;
• 6 - величина катета сварочного стыка 6мм;
• Периодическое исполнение с проваренным сплошным участком 50мм в шахматном порядке (Z), шаг 100мм.

Маркировочные знаки условно чертят над (под) полочкой выносной стрелки:

Применяемые вспомогательные знаки

Обозначение сварки (выдержки из нормативной документации) по отличающимся способам операций (ручной электродуговой, аргоновой) сведены в таблицу:

Способы выполнения сварочного шва отражены в ГОСТ:

• А - стыковка посредством автоматики с флюсом при отсутствии подкладки, подушки, без предварительного шва;
• Аф - сварка на автомате с использованием флюса и подущки на его основе;
• ИН - стыковка осуществляется посредством тугоплавкого электрода из вольфрамового сплава в облаке газов без добавления дополнительного материала;
• ИНп - стыковка производится электродом из вольфрама в облаке инертных газов с добавлением добавочного материала;
• ИП - применение расплавляющегося электрода в облаке газов;
• УП - соединение в среде окиси углерода посредством расплавляющегося электрода.

В целом, расшифровывать и читать обозначение сварных швов в документации почти тоже самое, что учиться читать по Азбуке или Букварю. Требуется запомнить регламентирующие документы (ГОСТ) и грамотно расшифровывать обозначения, приведенные на чертежах.

Конденсаторная стыковая сварка имеет ту особенность, что для нагрева используется мощный и кратковременный разряд конденсатора. Она применяется в двух вариантах: с возбуждением дугового разряда и без него.

Рис. Схема.конденсаторной (ударной) стыковой сварки: 1 - конденсатор; 2 и 3 — неподвижный и подвижный электроды; 4 - пружина; 5 -защелка.

Вариант с возбуждением дугового разряда

1. В первом случае (рис.) контактные плиты соединены непосредственно с конденсатором, заряженным до напряжения в несколько тысяч вольт.
2. Пружинный механизм осадки осуществляет сближение и сдавливание демм²талей с большой скоростью и усилием.
3. В тот момент, когда зазор между торцами становится менее 1-1,5 мм, вспыхивает мощный дуговой разряд, мгновенно оплавляющий всю поверхность стыка.
4. Продолжающееся движение детали заканчивается осадкой и сваркой.
5. Весь процесс нагрева и осадки длится всего лишь около 0,001 сек. За это время теплота практически не успевает распространиться в глубь тела деталей, и нагрев ограничивается поверхностным слоем глубиной в 0,1-0,2 мм.

Характерные особенности

• Удельное давление при такой сварке в 3-5 раз больше, чем при обычной. Вследствие кратковременности нагрева влияние разницы в тепло генерирования и теплопередаче тела деталей не успевает себя проявить. Поэтому такие факторы, как тепло- и электропроводность деталей, их форма, сечение и установочная длина, для тепловых процессов имеют малое значение.
• Не является препятствием и разница в температуре плавления, так как поверхности торцов под воздействием очень высокой температуры дуги одновремм²менно и независимо друг от друга достигают своей температуры плавления.

Благодаря этим особенностям, конденсаторная сварка нашла применение для соединения деталей совершенно различных сечений, при сочетаниях разнородных металмм²лов. Практическое отсутствие зоны термического плавлемм²ния позволяет производить сварку закаленных сталей без заметного изменения свойств металла в зоне сварки.

В отдельных случаях представляет интерес очень малая величина припуска на сварку и практическое отсутствие грата. Этот вид сварки можно использовать при коммм²пактных сечениях деталей, не превышающих 300 мм2, так как при больших сечениях наблюдается неравномермм²ность нагрева торца.

Конденсаторная сварка без дугового разряда

Способ заключается в том, что детали сначала плотно сдавливаются и затем уже дается импульс тока от конденсатора. Машины в этом случае имеют трансформатор, я разряд конмм²денсатора осуществляется на первичную обмотку транмм²сформатора.

Много стыковая сварка.

Для повышения производительности в массовом производстве одновременно производится сварка двух или нескольких стыков. Примеры много стыковой сварки приведены на рис. Питание каждой разно полярной пары губок часто осуществляется от отдельного трансформатора.

Сварка по методу А. М. Игнатьева.

Иногда этот метод называют, поверхностная и продольно-стыковая сварка, является разновидностью стыковой сварки сопротивлением.

Отличие заключается в том, что нагрев осуществляется пропусканием тока не через поверхность стыка, а вдоль свариваемых деталей. Контактное сопротивление в стыке отсутствует, состояние контактной поверхности, сварочное давление на процесс нагрева не влияют.

Многостыковая сварка: а - двухстыковая сварка труб с наконечниками; б - четырехстыковая сварка рамы.

Процесс осуществляется следующим образом:

1. детали 4 устанавливаются на плиту машины и зажимаются пуансоном 6.
2. К концам нижней детали от трансформатора 1 с помощью гибких шин 2 и электродов 3 подводится ток.
3. Для предотвращения нежелательного охлаждения деталей и шунтирования тока в тело пуансо¬на и плиты применяются изоляционные прокладки 5:
4. Ток, проходящий через детали, нагревает их до необходимой температуры; в результате действия нагрева и давления детали свариваются по всей поверхности их сопряжения.

Определяющим условием качественной сварки является равномерность нагрева по всей поверхности сопряжения деталей и надлежащая защита от окисления.

Чтобы к концу сварки температура смогла выровняться, время нагрева принимается относительно большим (несколько минут); соответственно сила тока имощность небольшие: значительно меньше, чем при обычной стыковой сварке деталей того же сечения.

Для предотвращения окисления необходима точная обработка поверхности стыка и тщательная зачистка от всех загрязнении и окислов. Иногда в этих целях стык предварительно покрывают тонким слоем буры или приобретают к защите путем подачи в зону сварки нейтральных защитных газов.

Сварка по методу А. М. Игнатьева обычно применяется для изготовления сварного инструмента.

Рис. Схема сварки по методу А- М. Игнатьева:
I - трансформатор; 2 - токоподводящие гибкие шины; 3 - электроды; 4 - теплоизолирующие прокладки; 5 - свариваемые детали; 6 - пуансон.

Конденсаторная сварка позволяет производить монтаж фурнитуры (шпилек, игл, и пр.) к металлическому основанию (значкам, орденам и пр.).

Материал крепежа может быть сталь (черная, нержавеющая, никелировання, омедненная и пр., латунь, алюминий, серебро, золото). Основным преимуществом конденсаторной сварки является возможность приварки крепежа к тонколистовой стали (менее 1 мм) без видимых следов сварки с обратной стороны металла. В процессе сварки не происходит ни нагрев деталей, ни их деформация. Еще одним преимуществом конденсаторной сварки является высокая производительность.

Скорость ограничивается лишь временем вставки привариваемого элемента в сварочный держатель, а сам процесс приварки занимает доли секунды. Количество сварок составляет 20-30 штук в минуту.

Для конденсаторной сварки надо использовать специальные иглы и шпильки. Они должны иметь циллиндрический выступ малых размеров (менее 1 мм) в основании. Этот выступ служит запалом.

Игла с фиксатором

Игла без фиксатора

Шпилька с резьбой

Соединение с помощью конденсаторной сварки является прочным. При работе на излом крепеж на отваливается.

Фиксация выводов электрохимической защиты (ЭХЗ)

Аппараты конденсаторной сварки FARADAY применяются для фиксации выводов электрохимической защиты (ЭХЗ) к основанию магистральных газовых и нефтяных трубопроводов. Конденсаторная сварка позволяет осуществлять приварку крепежных элементов (как правило, шпилек) к любому стальному основанию за короткое время (0,001-0,003 секунды), при очень небольшой глубине провара (примерно 0,3 мм). Прочность соединения при этом остается высокой - при нагрузках деформируется само тело крепежного элемента, а не место сварки. Сами шпильки могут быть выполнены из стали с покрытием (омеднение, никелирование и пр.) или нержавеющей стали. Особенностью крепежа для конденсаторной сварки является наличие запала (выступ в основании), который загорается при разряде батареи конденсаторов. Размеры шпилек для фиксации выводов ЭХЗ могут быть от М3 до М10. Сами шпильки могут иметь увеличенный фланец для обеспечения лучшего контакта выводов ЭХЗ. Источник питания - однофазная сеть. Также можно использовать установку FARADAY при подключении к генератору.

Одним из самых больших достоинств технологии является простота установки:

1. Сталь зачищается от окалины, ржавчины и грязи.

2. Прриварка шпилек конденсаторным разрядом.

3. Провидится монтаж выводов ЭХЗ.

Приварные шпильки бывают со специальным увеличенным фланцем, для лучшего контакта:

Видео процеса установки:

Звезды с аллеи чемпионов на курорте "Роза Хутор"

В 2016 году на горнолыжном курорте «Роза Хутор» появилась Аллея олимпийских чемпионов. Подробнее об этой новости по ссылке.

Изначально детали латунной звезды крепились к граниту при помощи двухкомпонентного эпоксидного клея. Спустя полгода детали отклеились и потребовалось изготовить альтернативное крепление. С обратной стороны к латунным деталям звезд были приварены стальные шпильки с помощью аппарата конденсаторной сварки FARADAY CD 1400.

Конденсаторная сварка обладает отличительной особенностью, а именно, провар минимален и отсутствуют следы повреждения с обратной стороны основания, что особенно важно при работе с металлом малой толщины. Переделка звезд происходила непосредственно на объекте. Далее латунные детали были закреплены на гранитной плите и в таком виде были установлены на набережной курорта.

Прочность приварки конденсаторной сварки, несмотря на минимальный уровень провара, очень высокая: при нагрузках происходит деформация самой шпильки, а не места сварки. Материал шпилек может быть различным - сталь, нержавейка, латунь, алюминий.

Монтаж счетчиков тепла с помощью конденсаторной сварки

Одной из областей, где применяется конденсаторная сварка, является установка счетчиков тепловой энергии на радиаторы отопления. Монтаж счетчика производится на две приваренные шпильки диаметром М3 на требуемом расстоянии друг от друга. Краску перед сваркой необходимо зачистить до металла в тех точках, где будет происходить приварка крепежных элементов. Приварка шпилек конденсаторной сваркой используется для монтажа счетчиков тепла на панельные радиаторы и некоторые типы конвекторов. Необходимость применения именно конденсаторой сварки объясняется малым уровнем провара при установке крепежных элементов, что невозможно обеспечить другими видами сварки.

Монтаж изоляции с помощью конденсаторной сварки

Конденсаторная сварка часто применяется для монтажа изоляции на металлическую поверхность. В качестве изоляции может быть практически любой материал: любая рулонная изоляция, пенопласт, шумопоглощающий материал и проч. Преимуществами конденсаторной сварки являются быстрота и надежность крепления. Во многих случаях конденсаторная сварка является единственным способом избежать повреждения (прожигания насквозь) тонкостенных металлических конструкций, поскольку уровень оплавления минимален, что бывает важно для вентиляционного оборудования.

Наиболее распространенным способом является приварка изоляционных гвоздей с последующим закреплением изоляции фиксирующими шайбами. Монтаж происходит в 3 этапа:

1. На металлическую основу приваривается изоляционный гвоздь, имеющий специальный выступ и служащий запалом пи конденсаторной сварке. Гвозди бывают 2 и 3 мм в диаметре и до 200 мм в длину. В зависимости от толщины и плотности изоляционного материала на 1 квадратный
метр потребуется 1-5 гвоздей.

2. На приваренные изоляционные гвозди нанизывается подходящий изоляционный материал.

3. Изоляция фиксируется шайбами-фиксаторами, которые нанизываются на приваренные гвозди. Шайбы выполнены из пружинной стали, как правило, оцинкованной. Их достаточно насадить на гвоздь на 2-3 мм для прочного
закрепления. Шайбы могут быть выполнены как с пластиковым колпачком, так и без него. Выступающая часть гвоздя может быть отрезана или загнута, если длина подобрана не точно.

Для приварки гвоздей подойдет стандартный комплект оборудования FARADAY CD 1400

Монтаж изоляционного материала с помощью чашеобразных гвоздей CHP

Конденсаторная сварка позволяет проводить монтаж изоляционного материала на металлическую поверхность.

В качестве изоляции может быть практически любой материал: любая рулонная изоляция, пенопласт, шумопоглощающий материал и проч. Преимуществами конденсаторной сварки являются быстрота, надежность крепления и эстетический вид. Во многих случаях конденсаторная сварка является единственным способом избежать повреждения (прожигания насквозь) тонкостенных металлических конструкций, поскольку уровень оплавления минимален, что бывает важно для вентиляционного оборудования.

При монтаже изоляционного материала чашеобразными гвоздями необходимо использовать сварочный пистолет CHP, комплектуемый магнитным держателем.

Данный способ позволяет очень быстро произвести монтаж, поскольку приварка гвоздя осуществляется сразу сквозь изоляцию и не требует никаких дополнительных действий. При использовании чашеобразных гвоздей сохраняется эстетический вид после монтажа.

Что такое конденсаторная сварка

Конденсаторная сварка - способ сварки , при котором для нагрева соединяемых изделий используют кратковременный мощный импульс тока , получаемый от батарей статических конденсаторов. Известно несколько разновидностей К . с .: сопротивлением (точечная , шовная , стыковая ), ударная (стыковая )и др . К . с . особенно эффективна при соединении мелких деталей и металлических листов небольшой толщины , например при изготовлении деталей для электронных ламп , малогабаритных приборов и аппаратов , металлических игрушек , предметов галантереи и пр .

Общие сведения Основные приёмы

По технологическим приёмам разделяют точечную, шовную и стыковую конденсаторную сварку.

• Точечная сварка обычно используется для выполнения соединений в электронной, электровакуумной технике и прецизионном приборостроении. Кроме того, точечная сварка может быть использована для соединений деталей с большим соотношением толщин.

• Шовная (роликовая) сварка обычно применяется для сварки чувствительных элементов мембранного или сильфонного типов и электровакуумных приборов . По своей сути она представляет собой ряд точечных, перекрывающихся соединений, являющихся сплошным, герметичным швом. Электроды выполняются в виде вращающихся роликов.

• Стыковая сварка разделяется на сварку оплавлением и сопротивлением. Технологически при оплавлении разряд конденсатора за счёт повышенного напряжения возникает до непосредственного контакта свариваемых деталей, оплавляет их торцы, а само соединение происходит при осадке. В случае сварки сопротивлением разряд конденсатора происходит в момент контакта свариваемых торцов деталей.

Частным случаем конденсаторной сварки оплавлением является приварка крепёжных элементов: шпилек, втулок, гвоздей и т. п. Их диаметр обычно варьируется от 2 до12 мм . Обязательным условием является наличие в основании привариваемых элементов осевого выступа в виде цилиндра с диаметром от 0,6 до 0,75 мм и высотой от 0,55 до 0,75 мм . Это служит двум целям:

• Позволяет точно, по предварительному кернению , определить место приварки элемента на поверхности заготовки.
• Обеспечивает розжиг и устойчивое горение сварочной дуги по всей поверхности привариваемого элемента при осуществлении разряда конденсатора.

Основные преимущества

1. Высокая производительность.
2. Минимальная зона термического влияния за счёт высокой плотности энергии и краткости импульса.
3. Прочность соединения.
4. Простота технологии, не требующей высокой квалификации персонала.
5. Равномерность нагрузки электросети при больших сварочных токах.

Некоторые недостатки

1. Ограничения по максимальным сечениям.
2. Необходимость специального оборудования.

Технология конденсаторной сварки

В процессе изготовления различной продукции из металлического листа, при монтажных работах и ремонте, возникает необходимость соединения различных деталей посредством сборки.

До настоящего времени на производствах в России используются устаревшие технологии. Вариантов немного. Это сверление отверстий под крепеж различного вида (болты с гайками, заклепки различного типа) или выполнение приварки болтов и гаек аргонно-дуговой сваркой или полуавтоматом с применением сварочной проволоки и защитного газа. В этих технологических процессах имеются существенные недостатки: во-первых, выполнение отверстий в несущих конструкциях ослабляет их прочность, во-вторых, во многих изделиях требуется герметичность, но с отверстиями достичь этого сложно, в-третьих, внешний вид любого прибора или оборудования будет испорчен наличием головок винтов или шляпок заклепок, ну и последнее, при сварке, особенно на тонком листе, появляются прожженные места, потемнение. Всех этих недостатков лишена технология приварки крепежа посредством конденсаторной сварки.

Конденсаторная сварка (Capacitor Discharge CD) - это возможность очень прочной и быстрой приварки крепежных элементов к тонколистовому металлу толщиной от 0.5 мм без видимых повреждений с обратной стороны листа. Второе не менее важное преимущество заключается в том, что для приварки крепежа к различным металлам не требуется защитный газ или защитные керамические кольца, применяемые в дуговой сварке (ARC). Сварочный процесс полностью автоматизирован и для работы с аппаратами конденсаторной сварки не требуется специальной квалификации. Для конденсаторной сварки выпускается различное оборудование от недорогих ручных моделей до полностью автоматизированных линий, а также достаточно большой ассортимент недорогих приварных метизов

Теория сварочного процесса конденсаторной сварки (CD).

В этом сварочном процессе электрическая энергия, накопленная в конденсаторной батарее большой емкости, разряжается через выступающий кончик основания привариваемого крепежного элемента. Период разряда длиться 1-3 мс . (0.001-0.003 секунд). Существует два способа приварки крепежных элементов методом конденсаторного разряда (CD).

Первый способ контактного типа включает следующие последовательные циклы:

1. Привариваемый крепежный элемент устанавливается в сварочный пистолет контактного типа, позиционируется в нужном месте и прижимается к поверхности. Необходимое усилие прижима задается пружиной в сварочном пистолете.

2. Запускается сварочный процесс и между основанием крепежного элемента и металлической поверхностью возникает электрическая дуга, которая плавит поверхность основания крепежного элемента и место на металлической поверхности под основанием крепежного элемента.

3. Крепежный элемент после плавления выступающего кончика основания под действием силы пружины сварочного пистолета прижимается к металлической поверхности и вдавливается в образовавшийся под ним расплав.

Второй способ с предварительным подъемом крепежного элемента:

1. Привариваемый крепежный элемент устанавливается в сварочный пистолет подъемного типа, позиционируется в нужном месте и прижимается к поверхности. Необходимое усилие прижима задается в сварочном пистолете.

2. В момент запуска процесса сварки, сварочный пистолет приподнимает привариваемый элемент над металлической поверхностью, за счет этого электрический контакт разрывается и на крепежный элемент подается электрический потенциал от конденсаторной батареи силового блока.

3. Приподнятый крепежный элемент под действием силы пружины в сварочном пистолете, опускается вниз и в момент касания выступающего кончика основания металлической поверхности появляется электрический контакт, возникает электрическая дуга, которая плавит поверхность основания крепежного элемента и место на металлической поверхности под основанием крепежного элемента.

4. После плавления выступающего кончика основания крепежный элемент прижимается к металлической поверхности и вдавливается в образовавшийся под ним расплав

Конденсаторная сварка с использованием контактного способа применяется для приварки крепежных элементов из обычной и нержавеющей стали, а также латуни.

Конденсаторная сварка с использованием способа с предварительным подъемом крепежного элемента используется главным образом для приварки крепежа из алюминия, но также может быть использована для крепежа из стали, нержавеющей стали и латуни.

Стандартные типы привариваемых метизов

Для сварки методом конденсаторной сварки используются специиальные метизы, оснащенные специальным поджигающим кончиком. При их производстве используются: омедненная сталь, нержавеющая сталь, алюминий и латунь. Промышленностью выпускаются, как стандартные виды крепежа, так и крепеж специального назначения, выпускаемый под заказ. Характерной особенностью метиза для конденсаторной сварки - специальный кончик калиброванного размера, который выполняет двойную задачу:

• Позволяет точно определить место, где будет приварен метиз на поверхности заготовки по предварительному ее кернению;
• Обеспечения розжиг и устойчивое горение сварочной дуги по всей поверхности привариваемого метиза при прохождении через него конденсаторного разряда.

Настройка аппарата конденсаторной сварки FARADAY (Фарадей)

Механические характеристики сварочного шва определяются, правильной настройкой параметров сварки, которая включает в себя:

• подбор величины энергии разряда за счет изменении напряжения конденсаторной батареи,
• настройку усилия прижимной пружины сварочного пистолета и зазора между метизом и цангой;
• правильная организация заземления;
• правильный подбор сочетаний свариваемых материалов;

Выбор величины энергии разряда

Оптимальные напряжения сварки для комбинации материалов «сталь-сталь» приведены в таблицах для обоих аппаратов. Для других комбинаций материалов оптимальное напряжение может немного отличаться от рекомендованного и должно подбираться опытным путем.

D, диаметр	FARADAY CD 1400
	U, напряжение	P, мощность
3 мм	70 В	162 Дж
4 мм	100 В	330 Дж
5 мм	115 В	436 Дж
6 мм	140 В	648 Дж
7 мм	180 В	1070 Дж
8 мм	200 В	1320 Дж

Настройка пистолета для приварки метизов

Усилие прижимной пружины сварочного пистолета на качество сварки влияет заметно меньше чем напряжение, в основном от него зависит длительность сварочного цикла, чем больше усилие, тем меньше время сварки.

Настройка цанги метиза

Цанги для установки метизов сварочных пистолетов DC однотипные. Они отличаются только диаметром внутреннего отверстия для возможности установки метизов разного диаметра. Другую конструкцию имеют цанги для приварки лепестков заземления и гвоздей.

1. Метиз

2. Цанга

3. Контргайка

4. Стопорный винт

Для различных диаметров метизов требуются различные цанги. Настройте цангу метиза следующим образом:

• Ослабьте контргайку (3)
• Вставьте метиз (1) в цангу.
• Расстояние между передней кромкой фланца метиза и торцом цанги должно быть в пределах приблизительно 5 мм (как изображено на рисунке).
• Метиз должен войти в контакт со стопорным винтом (4). (ВАЖНО!)
• Настройте стопорный винт (4) в цанге метиза, вращая его, пока расстояние от передней кромки фланца метиза и торца цанги не достигнет 5 мм.
• Зафиксируйте стопорный винт (4) посредством контргайки (3)
• Для метизов длиной от 20 до 40 мм. стопорный винт нужно перевернуть резьбовым концом внутрь обоймы.

Установка цанги метиза в сварочный пистолет

Иллюстрация, приведенная ниже, показывает, как устанавливать цангу в пистолет DC для приварки метизов. Сварочный пистолет DC может иметь вместо опорных ножек (1) съемную опорную трубу.

• Ослабьте стопорную гайку (3) торцовым ключом;
• Вставьте цангу метиза (2) в пружинный поршень (5), пока она не упрётся.
• Закрепите цангу (2) завернув стопорную гайку (3).

Фланец метиза должен выходить за вершины опорных ножек пистолета или опорной трубы. Если это не так, выньте обойму метиза из пистолета и откорректируйте выступание метиза посредством стопорного винта цанги!

Правила организации заземления

Из-за малого времени сварки для получения равномерного сварного шва по всей площади основания метиза необходимо правильно произвести заземление рабочей поверхности. Все аппараты конденсаторной сварки имеют в комплекте по два кабеля заземления. Заземление должно производиться с двух сторон от места сварки, при этом нужно стремиться к тому, что бы путь для прохождения сварочного тока был примерно одинаков для каждого кабеля заземления. Если заземление произведено только с одной стороны, или на пути тока встречаются массивные металлические детали, распределение сварочного тока будет несимметрично относительно основания метиза и качество сварки с разных сторон основания может быть разным (эффект «выдувания дуги»).

Выбор сочетаний материалов для сварки

При выборе сочетаний материалов основы и приварных изделий можно использовать данные таблицы:

МАТЕРИАЛ ОСНОВЫ	МАТЕРИАЛ МЕТИЗА
	Мягкая сталь Ст.35	Нержавеющая сталь Cr-Ni	Алюминий Al 99.5, AlMg 1-5	Латунь CuZn 37
Мягкая сталь, Ст.35	Отлично	Отлично	Плохо	Отлично
Средне углеродистая сталь, Ст.60	Хорошо	Хорошо	Плохо	Хорошо
Оцинкованная сталь	Хорошо	Хорошо	Плохо	Плохо
Нержавеющая сталь, Cr-Ni	Отлично	Отлично	Плохо	Отлично
Латунь, CuZn 37-30	Хорошо	Хорошо	Плохо	Отлично
Медь, Cu	Хорошо	Хорошо	Плохо	Отлично
Алюминий, Al 99.5, AlMg 1-5	Плохо	Плохо	Отлично	Плохо
Отлично: материалы полностью совместимы и сварной шов очень прочный. Хорошо: материалы условно совместимы, качество сварного шва приемлемое. Плохо: материалы несовместимы, сварной шов отсутствует или очень непрочный.

Способы позиционирования метиза при сварке

Сварка по «кернению»

Место сварки можно обозначать кернением рабочей поверхности. Так как процесс сварки начинается путем воспламенения сварочного кончика метиза, слишком глубокое кернение не обеспечит оптимальных условий сварки. Сварка или не произойдет совсем или качество сварки будет неприемлемым. Для качественной сварки кернение должно осуществляться на глубину не более 0,3 мм. Удобно для этих целей использовать специальный инструмент - автоматический керн.

Сварка по шаблону

При массовом производстве для быстрой и точной сварки необходимо использовать шаблон. При этом на пистолете должна быть установлена центрирующая шайба.

Шаблон может быть изготовлен из любого негорючего материала, для исключения возможности возгорания, а между шаблоном и свариваемой поверхностью должен быть зазор не менее 3 мм для удаления сварочных газов и брызг расплавленного металла.

Последовательность выполнения сварки

• Подключите силовой блок FARADAY (Фарадей) к сети и заземлению.
• Подключите сварочный пистолет.
• Настройте пистолет как описано выше.
• Подключите блок питания к сети переменного тока.
• Настройте блок питания для приварки метизов, которые предполагается использовать.
• Вставьте сварочный метиз в цангу.
• Обеими руками возьмите сварочный пистолет и установите его в рабочую позицию на обрабатываемой детали и нажмите вертикально на поверхность обрабатываемого изделия.
• Спокойно держите сварочный пистолет и приведите в действие пусковую кнопку. Процесс сварки начат.
• После сварки вертикально снимите сварочный пистолет с приваренного болта, что позволит избежать расширения цанги.
• Проверьте результаты сварки согласно рекомендациям ниже.
• По окончании сварки отключите сварочную установку от сети и исключите вероятность эксплуатации некомпетентными лицами

1. Убедитесь в наличии хороших электрических контактах в разъемах блока питания, креплении цанги в пистолете и клеммах заземления.
2. Перед сваркой убедитесь, что сварочные кабели не образуют петель. Этим можно избежать сильных электромагнитных наводок при прохождении через них больших импульсных токов.
3. Убедитесь, что клеммы заземления закреплены симметрично и не слишком близко к месту сварки. Это позволит избежать дефектов сварного шва, вызванного эффектом «выдувания дуги».
4. Убедитесь, что обрабатываемые детали надежно закреплены и не прогибаются под давлением сварочного пистолета. Это особенно относиться к тонким листовым материалам.
5. Место сварки должно быть зачищено до металла, недопустимо наличие в зоне сварки ржавчины, смазки или краски. Анодированные поверхности должны быть предварительно обработаны щелочью. М аксимальная шероховатость зоны сварки не должна превышать 80 µm.
6. Материалы свариваемых поверхностей должны быть совместимы (смотри таблицу совместимости материалов). Если есть сомнения в совместимости материалов необходимо провести пробные сварки с последующим контролем качества.
7. Вокруг зоны сварки должно быть не менее 40 мм. свободного места для позиционирования пистолета или центровочной насадки.
8. Убедитесь в правильных установках сварочного напряжения и настройке пистолета перед выполнением сварки.
9. В момент сварки пистолет и обрабатываемая деталь должны быть неподвижны, и располагаться строго перпендикулярно относительно друг друга.
10. Всегда делайте пробные приварки, что бы убедиться в правильности всех настроек.

Конденсаторная сварка

Сварка металлов

Конденсаторная сварка

Конденсаторная сварка осуществляется кратковременными импульсами сварочного тока, продолжительностью в тысячные доли секунды; за время импульса в зоне сварки выделяется тепло, которое сравнительно медленно распространяется в металле па глубину, необходимую для сварки. При значительных толщинах металла возникает трудно преодолимое несоответствие между продолжительностью сварочного импульса и продолжительностью необходимого прогрева металла. При малых толщинах этого несоответствия нет.

При толщинах металла менее 1 мм мощность конденсаторной машины в 50-100 раз ниже мощности обычной контактной машины. С увеличением толщины металла разница в мощностях конденсаторной машины и обычной контактной уменьшается, а сварка на обычной контактной машине становится более надежной. Поэтому применение конденсаторной сварки для металла толщиной более 2 мм рационально лишь для особых случаев.

Конденсаторные машины для малых толщин просты, дешевы, имеют незначительную мощность, иногда не превышающую мощности обычной настольной лампы, и их можно включать в осветительную сеть без силовой проводки. Конденсаторная сварка для сварки металла толщиной менее 0,1 мм часто незаменима никаким другим видом сварки; для металла толщиной 1-2 мм она приемлема, но легко может быть заменена другими способами.

Известны две основные формы конденсаторной сварки: а) с непосредственным разрядом конденсаторов на сварку; б) с разрядом конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора. Установку с прямым разрядом конденсаторов применяют для стыковой сварки проволок и тонких стержней, для соединения между собой самых разнообразных и разнородных металлов, иногда с совершенно различными физическими свойствами.

Машины с разрядом конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора предназначены для точечной и шовной сварки и имеют наибольшее промышленное значение. Быстрое развитие точечной конденсаторной сварки началось с тех пор, как ее стали применять для сварки металла малых толщин и мелких деталей; здесь качество сварных соединений оказалось отличным, процесс сварки весьма производительным и выгодным экономически.

Конденсаторные точечные машины для сварки металла малых толщин потребляют из сети незначительную мощность, 0,1-0,2 кеа\ электрическая схема машины (рис. 204) очень проста. Ток из сети через небольшой повышающий однофазный трансформатор Т1 и выпрямитель В поступает на зарядку батареи конденсаторов С. 17осредством переключателя П батарея конденсаторов или включается на зарядку, или разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора Т2. Вся аппаратура размещена в корпусе машины.

Примером конденсаторной точечной машины может служить машина ТКМ-4. Машина стационарная, педальная; вес ее 165 кг; напряжение питающей сети 220 в; средняя мощность, потребляемая из сети 0,1 ква (рис. 205). Конденсаторы бумажно-масляные, общая емкость 400 мкф, напряжение зарядки 600 в; штепсельный переключатель позволяет менять включенную емкость от 10 до 400 мкф. Сварочный трансформатор имеет четыре ступени регулирования. Осадочное давление на электроды, создаваемое грузом через систему рычагов, обеспечивает строгое постоянство установленного давления, что очень важно для конденсаторной сварки.

При сварке двух деталей различных толщин решающую роль играет деталь с меньшей толщиной, которая не должна превышать возможностей машины, вторая же деталь может иметь сколь-угодно большую толщину, что значительно расширяет применение точечной конденсаторной сварки. Например, на машине ГКМ-4 металл толщиной 0,2 мм можно приварить к металлу толщиной 10 или 15 мм.

Рис. 1. Электрическая схема конденсаторной машины малой мощности

Электрический режим машины можно регулировать в широких пределах, меняя число включенных конденсаторов и ступень сварочного трансформатора. Можно менять амплитуду сварочного тока и продолжительность его протекания. Максимальное значение сварочного тока около 5000 а, средняя продолжительность его протекания 0,6-0,8 -10~4 сек.

При нажатии на педаль давление груза передается на электроды, конденсаторы замыкаются на первичную обмотку трансформатора, протекает один строго определенный импульс сварочного тока. При освобождении педали конденсаторы снова заряжаются, машина готова к следующей операции сварки; при повторном нажатии педали проходит снова точно такой же импульс сварочного тока.

Рис. 2. Точечная конденсаторная машина ТКМ-4

Для монтажных работ на крупногабаритных изделиях, сборки схем и т. д. сконструирована переносная точечная машина ПТКМ-1 Бесом 34 кг, сваривающая металл максимальной толщиной 0,3 мм. Сварочная часть машины выполнена в виде легких ручных клещей, присоединяемых к машине гибкими проводами длиной 1 -1,5 м.

В простейших точечных конденсаторных машинах привод машины осуществляется усилием работающего, что допустимо при сварке мелких деталей с небольшим усилием и работой осадки и не очень интенсивном производстве. Для более трудных условий работы может быть применена машина с механизированным, например электрическим приводом, типа ТКМ-8. Она имеет кулачковый пружинный механизм сжатия с приводом от электродвигателя через сцепляющую муфту. При нажатии педали происходит сцепление механизма с муфтой и производится включение тока и сжатие электродов. Если нажать педаль кратковременно, то сваривается одна точка, если задержать нажатую педаль, то сваривается 20-120 точек в минуту, в зависимости от регулировки; машина работает автоматически непрерывно, пока не будет освобождена педаль. Машина предназначена для точечной сварки металла толщиной 0,05-0,5 мм; номинальная мощность машины 0,3 ква, усилие сжатия электродов 6-40 кГ.

Машины для конденсаторной сварки часто закрывают колпаком из прозрачного органического стекла, защищающим зону сварки от пыли и других загрязнений. Защитный колпак может быть герметизирован, и в нем может быть создана защитная атмосфера аргона, водорода, азота и др.

В длительной эксплуатации маломощных конденсаторных машин выявились их значительные преимущества: высокая экономичность, малый расход электроэнергии и точное ее дозирование на каждую сварку. Возможно удобное и широкое регулирование мощности машины, продолжительности и формы каждого импульса. Кратковременность сварки сводит к минимуму нагрев изделия, его деформацию, ширину зоны влияния. Процесс сварки весьма прост, полностью автоматизирован и мало зависит от квалификации рабочего, для обучения которого достаточно несколько дней.

Точечная конденсаторная сварка нашла промышленное применение для многих металлов: алюминия и алюминиевых сплавов, всевозможных медных сплавов, никеля и никелевых сплавов, платины, серебра и его сплавов, всевозможных сталей, вольфрама, молибдена и др.; возможны многочисленные сочетания разнородных металлов. Точечная конденсаторная сварка заменяет пайку, клепку, фальцовку. Она находит все более широкое применение в приборостроении, в производстве электроизмерительных и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов, электроаппаратуры, оптических приборов, радиоламп, электроосветительных ламп, электронной аппаратуры, радиоприемников и телевизоров, авторучек, металлических игрушек, галантереи, ювелирных изделий и т. д.

Рис. 3. Непрерывный плотный шов, выполненный конденсаторной сваркой

Разработан также способ шовной конденсаторной сварки, получивший производственное применение. Шовная сварка выполняется, как точечная, со столь частой посадкой сварных точек, что каждая последующая точка перекрывает предыдущую на 0,3-0,5 диаметра, что и создает плотный непрерывный шов, непроницаемый для жидкостей и газов (рис. 206). Электроды машины имеют форму роликов, катящихся по шву непрерывно с постоянной скоростью и приводятся от небольшого электродвигателя. Сварочный ток подается отдельными импульсами от батареи конденсаторов, как при точечной сварке. Электронная система управления позволяет производить до 50 полных циклов заряд - разряд конденсаторов за 1 сек. Шовная конденсаторная сварка нашла разнообразное применение в приборостроении.

Конденсаторная сварка открыла для сварочной техники новую довольно значительную область применения: металлы малых толщин, мелкие детали и микродетали, плохо различаемые нево оружейным глазом и требующие при сборке применения оптических приборов. Конденсаторная сварка улучшает качество изделий и резко повышает производительность труда; стоимость конденсаторной машины обычно окупается за несколько месяцев работы. Чрезвычайно быстрое развитие приборостроения требует широкого применения конденсаторных машин, высвобождающих за счет повышения производительности труда большое количество рабочих.

pereosnastka.ru

Точечная конденсаторная сварка

Одним из распространенных видов контактной сварки является конденсаторная сварка или сварка запасённой энергией, накопленной в электрических конденсаторах. Энергия в конденсаторах накапливается при их зарядке от источника постоянного напряжения (генератора или выпрямителя), а затем в процессе разрядки преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Накопленную в конденсаторах энергию можно регулировать изменением ёмкости конденсатора (С) и напряжения зарядки (U). 

Существует два вида конденсаторной сварки:

Бестрансформаторная (конденсаторы разряжаются непосредственно на свариваемые детали);

Трансформаторная (конденсатор разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые свариваемые детали).

Принципиальная схема конденсаторной сварки приведена на рис. 1.29.

Рис. 1.29. Принципиальная схема устройства для конденсаторной сварки: Тр - повышающий трансформатор, В - выпрямитель, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - сопротивление свариваемых деталей, К - ключ- переключатель

В положении переключателя 1 конденсатор заряжается до напряжения U0. При переводе переключателя в поз. 2 конденсатор разряжается через контактное сопротивление свариваемых деталей. При этом возникает мощный импульс тока.

Напряжение с конденсатора подается на заготовку через точечные контакты площадью ~ 2 мм. Возникающий при этом импульс тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца разогревает область контакта до рабочей температуры сварки. Для обеспечения надежного прижимания свариваемых поверхностей через точечные электроды на детали передается механическое напряжение порядка 100 МПа.

Основное применение конденсаторной сварки состоит в соединении металлов и сплавов малых толщин. Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность.

Для определения эффективности сварки оценим максимальную температуру в области контакта свариваемых деталей (Тmax).

Ввиду того что длительность импульса разрядного тока не превышает 10-6 с, расчет проведен в адиабатическом приближении, то есть пренебрегая теплоотводом из области протекания тока. 

Принцип контактного нагрева деталей представлен на рис. 1.30.

Рис. 1.30.Принцип контактной сварки: 1 - свариваемые детали толщиной d = 5*10-2 см, 2 - электроды площадью S= 3*10-2 см, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - контактное сопротивление

Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность, которая составляет (0,1-0,2) кВА. Продолжительность импульса сварочного тока - тысячные доли секунды. Диапазон свариваемых толщин металла находится в пределах от 0,005 мм до 1 мм. Конденсаторная сварка позволяет успешно соединять металлы малых толщин, мелкие детали и микродетали, плохо различимые невооруженным глазом и требующие при сборке применения оптических приборов. Этот прогрессивный способ сварки нашел применение в производстве электроизмерительных приборов и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов и т.д.

Холодная сварка.

Соединение заготовок при холодной сварке осуществляется путем пластического деформирования при комнатной и даже при отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлической связи при сближении соприкосающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатомных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые поверхности металлов. 

Свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены от адсорбированных примесей и жировых пленок. Холодной сваркой могут быть выполнены точечные, шовные и стыковые соединения.

На рис. 1.31 представлен процесс холодной точечной сварки. Листы металла (1) с тщательно зачищенной поверхностью в месте сварки помещают между пуансонами (2), имеющими выступы (3). Пуансона сжимают с некоторым усилием Р, выступы (3) вдавливаются в металл на всю их высоту, пока опорные поверхности (4) пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заготовок.

Рис. 1.31.Схема холодной сварки

Холодной сваркой выполняют соединения проволок, шин, труб внахлест и встык. Давление выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, в среднем оно составляет (1-3) ГПа.

Индукционная сварка.

Этим способом преимущественно сваривают продольные швы труб в процессе их изготовления на непрерывных станах и наплавляют твердые сплавы на стальные основания при изготовлении резцов, буровых долот и другого инструмента.

При этом способе металл нагревается пропусканием через него токов высокой частоты и сдавливается. Индукционная сварка удобна тем, что она бесконтактна, токи высокой частоты локализуются вблизи поверхности нагреваемых заготовок. Подобные установки работают следующим образом. Ток высокочастотного генератора подводится к индуктору, который индуцирует вихревые токи в заготовке, и труба разогревается. Станы подобного типа успешно применяют для изготовления труб диаметром (12-60) мм со скоростью до 50 м/мин. Питание током производится от ламповых генераторов мощностью до 260 кВт при частоте 440 кГц и 880 кГц. Изготавливаются так же трубы больших диаметров (325 мм и 426 мм) с толщиной стенки (7-8)мм, со скоростью сварки до (30-40) м/мин.

megaobuchalka.ru

Применение конденсаторной сварки

Одним из главных видов контактной сварки, широко применяемой в промышленности, можно назвать конденсаторную сварку. Правила ее проведения регламентирует ГОСТ. Ее принцип основан на разряде, накопленного на блоке конденсаторов электрического заряда на соединяемые изделия. В точке соприкосновения электродов происходит разряд и формирование краткой электрической дуги, достаточной для расплавления металла.

Разделение на виды

Конденсаторная сварка наибольшее распространение получила в приборостроении. Она способна сваривать металлы до 1,5 мм, причем толщина второй детали может быть значительно больше. В сварке тонких изделий по экономичности, производительности и качеству у конденсаторной сварки конкурентов нет.

Она бывает трансформаторная и бестрансформаторная. В первом варианте на конденсаторах можно накопить большую энергию за счет использования высокого напряжения и разряда через понижающий трансформатор с большими токами. Второй вариант отличается простотой и минимумом деталей.

В зависимости от особенностей образования шва конденсаторную сварку подразделяет на:

• точечную;
• шовную;
• стыковую.

Первый, точечный способ, в основном применяется в приборостроении и производстве электронной техники. Его активно используют для сваривания тонких деталей с толстыми.

Шовная сварка, ее еще называют роликовой, используется при сваривании мембран и электровакуумных приборов. Сплошной, герметичный шов получается за счет того, что точечные соединения производятся с перекрытием. Роль электродов выполняют вращающиеся ролики.

Стыковую сварку осуществляют оплавлением или сопротивлением. При первом способе сначала возникает разряд между свариваемыми деталями, место будущего соединения оплавляется под действием образовавшейся дуги, а потом они осаживаются, после чего происходит соединение металлов. Во втором случае разряд и последующее сваривание происходит в момент соприкосновения деталей.

Преимущества

Достоинством конденсаторной сварки является то, что из-за высокой плотности энергии и малой длительности сварочного импульса зона термического воздействия очень маленькая, напряжения и деформации минимальны. Оборудование простое и производительное. За счет того, что в момент разряда конденсаторный блок отключен от сети, он никак не влияет на ее параметры. Единственным недостатком является то, что она применяется лишь при работе с тонкими металлами.

Другим достоинством емкостной сварки является ее компактность. Для конденсаторной сварки не нужны мощные источники питания, устройство может зарядиться между переносом электрода к следующей точке. В процессе сваривания практически отсутствуют вредные газы. Устройство очень экономично, вся запасенная энергия идет на расплавление металлов в точке соединения. Благодаря тому, что заряд на конденсаторах постоянен, получается качественная и стабильная дуга.

Конденсаторная сварка позволяет сваривать цветные металлы малой толщины. Кроме этого она может соединять разнородные металлы и сплавы благодаря высокой концентрации энергии на маленькой площади.

Благодаря тому, что система конденсаторной сварки работает в дискретном режиме (сначала заряд, затем разряд), ей достаточно воздушного охлаждения, что упрощает устройство сварочного агрегата.

Емкостной сварочный аппарат применяется для соединения сталей всех видов, деталей из латуни, алюминия, бронзы. Он может сваривать разнородные металлы, тонкие с толстыми листами. Возможность регулировки энергии разряда и длительности импульса позволяют производить микросварку, к примеру, в механизме часов. Конденсаторный аппарат может сваривать тугоплавкие вольфрамовые нити накаливания, применяется в ювелирном деле.

Технологические особенности

В зависимости от технологического процесса сварка конденсаторного типа бывает:

• контактной;
• ударной;
• точечной.

При контактной сварке накопленная в емкости энергия разряжается на металлические детали, которые до этого были плотно соединены между собой. В месте прижима электродов возникает электрическая дуга, при которой ток доходит до 10-15 тысяч ампер при длительности дуги до 3 мс.

В случае ударной конденсаторной сварки разряд происходит в момент краткого удара электрода о заготовку. Длительность воздействия дуги 1,5 мс. Это снижает термическое воздействие на окружающую область и повышает качество сварки.

При конденсаторной сварке точечного типа дуга появляется между электродами и заготовками, находящимися между ними. Процесс разряда длится от 10 до 100 мс (зависит от установок), и соединение металлов происходит на маленькой площади.

Бестрансформаторный аппарат

Решив самостоятельно сделать аппарат для конденсаторной сварки, вначале выбирают вариант исполнения. Самый простой вариант – это бестрансформаторная схема. Ее можно реализовать с емкостями высокого или низкого напряжения.

В первом случае потребуется повышающий трансформатор и конденсаторы на 1000 В емкостью 1000 мкФ. Кроме этого потребуется высоковольтный диодный мост для выпрямления переменного тока, переключатель, электроды с соединительными проводами. Сваривание происходит в два этапа. На первом этапе происходит зарядка емкости, на втором после переключения ее выводов на сварочные электроды и прикосновении их к месту сварки, происходит разряд, и детали соединяются. Протекающий ток доходит до 100 А, длительность импульса 5 мс. Этот вариант опасен для человека из-за высокого рабочего напряжения.

При втором варианте требуется понижающий трансформатор, батарея конденсаторов на напряжение до 60 В емкостью 40000 мкФ и более, диодный мост, переключатель. Процесс сварки идентичен первому случаю только через точку сваривания проходят токи силой 1-2 кА и длительностью до 600 мс. Мощность трансформатора особого значения не имеет, она может быть 100-500 Вт.

Трансформаторная схема своими руками

При использовании трансформаторной схемы потребуется повышающий трансформатор и диодный мост для зарядки на 1 кВ, конденсаторы на 1000 мкФ и понижающий трансформатор, через вторичную обмотку которого осуществляется разряд накопленного заряда в месте соединения заготовок. При таком исполнении сварочного аппарата точечной сварки длительность разряда составляет 1 мс, а ток доходит до 6000 А. После зарядки блока конденсаторов переключателем они подключаются к первичной обмотке понижающего трансформатора. Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС, которая вызывает огромные токи при замкнутых электродах на соединяемых заготовках.

Качество сваривания будет сильно зависеть и от состояния электродного блока. Самый простой вариант представляет собой зажимы для фиксации и прижатия контакторов. Но более надежна конструкция, где нижний электрод неподвижен, а верхний с помощью рычага может прижиматься к нижнему. Он представляет собой медный пруток диаметром 8 мм и длиной 10-20 мм закрепленный к любому основанию. Верхняя часть прутка закругляется для получения надежного контакта со свариваемым металлом. Аналогичный медный стержень устанавливается на рычаге, при опускании которого электроды должны плотно соединяться. Основа с нижним электродом изолируется от верхнего рычага. Вторичная обмотка соединяется с электродами проводом 20 мм2.

Первичная обмотка наматывается ПЭВ-2 0,8 мм, количество витков равно 300. Вторичная обмотка из десяти витков наматывается проводом 20 мм2. В качестве магнитопровода можно применять сердечник Ш 40 толщиной 70 мм. Для управления зарядом/разрядом применяется тиристор ПТЛ-50 или КУ202.

Подготовка деталей

Перед началом конденсаторной сварки необходимо подготовить детали, которые предстоит соединить. С них счищают ржавчину, окалину и прочих загрязнения. Заготовки совмещают должным образом и потом помещают между нижним неподвижным электродом и верхним подвижным. Затем они сильно сдавливаются электродами. Нажимая пусковую кнопку, подают электрический разряд. В месте соприкосновения электродов происходит сварка металла. Разжимать электроды нужно через некоторое время, необходимое для остывания и кристаллизации места сваривания под давлением. После этого деталь перемещается, за это время устройство успевает зарядиться, и процесс сварки повторяется. Размер места сварки должен быть в 2-3 раза больше наименьшей толщины соединяемых заготовок.

Когда нужно приварить лист до 0,5 мм толщиной к другим деталям независимо от их толщины, можно применить упрощенный способ сварки. Один электрод с помощью зажима присоединяется к свариваемой толстой детали в любом удобном месте. В том месте, где нужно приварить тонкую деталь, она прижимается вручную вторым электродом. Можно использовать автомобильные зажимы. Затем производится сварка. Как видно, процесс не слишком сложный, и доступный для домашних условий.