Точечная сварка

Основной тип  соединения свариваемых деталей  при точечной сварке - нахлёсточное (рис. 1).

Рис. 1. Схема нахлесточных соединений боковины кузова легкового  автомобиля

Свариваемые детали 1 (рис. 2) собирают внахлёстку и зажимают усилием F_CB между двумя электродами 2, подводящими ток большой силы (до нескольких десятков кА) к месту сварки от источника электрической энергии 3 невысокого напряжения (обычно 3-8 В). Детали нагреваются кратковременным (0,01-0,5 с) импульсом тока до появления расплавленного металла в зоне контакта 4. Нагрев сопровождается пластической деформацией металла и образованием уплотняющего пояска 5, предохраняющего жидкий металл от выплеска и от взаимодействия с воздухом. Теплота, используемая при сварке, зависит от сопротивления между электродами и выделяется при прохождении тока непосредственно в деталях, контактах между ними и контактах деталей с электродами. Сопротивления самих электродов должны быть незначительны, так как выделяющаяся в них теплота не участвует в процессе сварки. Поэтому сечение электродов должно быть относительно большим, а материал электродов - обладать большой электро- и теплопроводностью. Электроды для точечной сварки изготавливают главным образом из меди и её сплавов.

Рис. 2. Схема точечной сварки    
 

а - без увеличения давления; б - с увеличением давления при проковке; 1 - сжатие деталей; 2 - включение  тока; 3 - проковка; 4 - снятие давления с  электродов

Рис. 3. Стадии цикла и  циклограммы точечной сварки

Перед сваркой  контактные поверхности деталей  зачищают металлической щеткой, пескоструйной  обработкой или травлением и обезжиривают растворителями. Это необходимо для  обеспечения стабильного процесса, который зависит от постоянства  контактного сопротивления.

Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней (рисунок 3) и односторонней (рисунок 4). При односторонней  сварке ток течет через верхний 3 и нижний 4 листы, но нагрев места  контакта происходит только за счет тока, протекающего через нижний лист. Для  увеличения этого тока снизу располагают  токопроводящую медную подкладку 5. Одновременно происходит образование двух точек.

1 - сварочный  трансформатор; 2 - электроды; 3 - верхняя  заготовка; 4 - нижняя заготовка; 5 - медная  подкладка 

Рис. 4. Схема односторонней  точечной сварки

Режим точечной сварки может быть мягким и жестким.

Мягкий  режим характеризуется плавным нагревом заготовок сравнительно небольшим током. Время протекания тока обычно 0,5 - 3 с. Мягкие режимы применяют для сварки сталей, склонных к закалке.

Жесткие режимы осуществляют при малой продолжительности (0,1 - 1,5 с) тока относительно большой силы. Давление электродов также большое. Эти режимы применяют при сварке алюминиевых и медных сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, а также высоколегированных сталей с целью сохранения коррозионной стойкости: на мягких режимах возможно обеднение металла хромом за счет образования карбидов хрома.

Точечную сварку широко используют для изготовления штампосварных конструкций. Толщина  свариваемых металлов в среднем  составляет 0,5-8 мм. Для осуществления  точечной сварки все более широкое  использование получают сварочные  роботы.

В многоточечных  сварочных машинах, предназначенных  для изготовления специальных сварных  конструкций (элементы кузовов автомобилей, вагонов, различных панелей) одновременно сваривается несколько точек (или  несколько десятков точек).

Для осуществления  процесса точечной сварки применяют  специальные машины контактной сварки (рис. 5), которые в процессе работы выполняют две основные функции - сжатие и нагрев соединяемых деталей. В конструкции любой машины условно  можно выделить механическое и электрическое  устройства.

Рис. 5. Общий вид машины точечной сварки (а) и её основные узлы (б)

Основной частью механического устройства машины для точечной сварки (рис. 3, б) служит корпус 1, на котором закреплены нижний кронштейн 2 с нижней консолью 3 и электрододержателем 4 с электродом и верхний кронштейн 7. Нижний кронштейн 2 обычно выполняют переставным или передвижным (плавно) по высоте, что дает возможность регулировать расстояние между консолями в зависимости от формы и размера свариваемых деталей.

На верхнем  кронштейне установлен пневмопривод усилия сжатия электродов 6, с которым соединена  верхняя консоль 5 с электрододержателем 4. Для управления работой пневмопривода  на машине установлена соответствующая  пневмоаппаратура 8. Привод усилия может  быть также пневмогидравлическим, гидравлическим и др. Корпус, верхний и нижний кронштейны и консоли воспринимают усилие, развиваемое пневмоприводом, и поэтому должны иметь высокую  жесткость.

Электрическая часть машины состоит из сварочного трансформатора 10 с переключателем ступеней 11, контактора 12 и блока управления 9. Часто аппаратура управления смонтирована в отдельном шкафу управления. Контактор 12 подключает сварочный трансформатор к электрической питающей сети и отключает его.

Электрическое устройство машины предназначено для  обеспечения необходимого цикла  нагрева металла в зоне сварки. К электрическому устройству относится  также вторичный контур машины, который  образуют токоподводы, идущие от трансформатора к свариваемым деталям. Ток от трансформатора через жесткие и  гибкие шины подводится к верхней 5 и нижней 3 консолям с электрододержателями 4. Консоли и электрододержатели с электродами участвуют в  передаче сварочного тока и усилия и поэтому одновременно являются частями электрического и механического  устройств машины.

Все части вторичного контура изготавливают из меди или  медных сплавов, имеющих высокую  электропроводность. Большинство элементов  вторичного контура, сварочный трансформатор  и контактор имеют внутреннее водяное охлаждение.