Контактная сварка — технология, виды, обозначение
Контактная сварка – процесс создания монолитного сварного шва путем расплавления кромок свариваемых деталей электрическим током и последующей деформацией сжимающим усилием. Особое распространение технология получила в тяжелой промышленности и служит для беспрерывного производства однотипной продукции.
Данная технология является распространенной при серийном соединении тонколистового металла
Сегодня как минимум один аппарат контактной сварки имеется на каждом заводе, а все благодаря преимуществам технологии:
- производительность – сварная точка создается не дольше 1 секунды;
- высокая стабильность работы – однажды настроив устройство оно может работать долгое время без стороннего вмешательства, сохраняя качество работ;
- низкие затраты на обслуживание – это касается расходных материалов, рабочим элементом служат контактные электроды;
- возможность работы с машиной специалистов низкой квалификации.
Технология контактной сварки
Сущность процесса
Для начала стоит разобраться, как работает данная система?
Суть электроконтактной сварки это два неразрывных физических процесса – нагрев и давление. При прохождении через зону соединения электрического тока выделяется тепло, которое служит для расплавления металла. Чтобы обеспечить достаточное выделение тепла сила тока должна достигать нескольких тысяч или даже десятков тысяч ампер. Одновременно с этим на деталь воздействует некоторое давление с одной или обеих сторон, при этом создается плотный шов без видимых и внутренних дефектов.
Процесс соединения связан с локальным нагревом заготовок с одновременным их прижатием
При правильной организации процесса сами детали практически не подвержены нагреву, так как их сопротивление минимально. По мере создания монолитного соединения сопротивление уменьшается, а вместе с тем и сила тока. Подверженные нагреву электроды сварочного аппарата охлаждаются внедренной технологией с применением воды.
Подготовка поверхностей
Существует множество технологий, которые позволяют обработать поверхность перед использованием контактной сварки. Сюда относят:
- зачистку от грубых загрязнений;
- обезжиривание;
- снятие оксидной пленки;
- сушку;
- пассирование и нейтрализацию.
Порядок и сами технологии обуславливаются конкретным процессом и видом заготовок.
В целом, перед началом сваривания поверхность должна:
- обеспечивать минимальное сопротивление между деталью и электродом;
- обеспечивать равное сопротивление на всей протяженности контакта;
- свариваемые детали должны иметь гладкие поверхности без выпуклостей и впадин.
Машины для контактной сварки
Оборудование для контактной сварки бывает:
- неподвижным;
- передвижным;
- подвешенным или универсальным.
Разделяют сварки по роду тока на постоянного и переменного тока (трансформаторные, конденсаторные). По способам сваривания бывают точечные, шовные стыковые и рельефные, о которых мы поговорим чуть ниже.
Оборудование может быть как стационарным, так и переносным
Все сварочные устройства точечной сварки состоят из трех частей:
- электросистемы;
- механической части;
- водяного охлаждения.
Электрическая часть отвечает за расплавление деталей, контроль циклов работы и отдыха, а также устанавливает текущие режимы. Механическая составляющая представляет собой пневматическую или гидравлическую систему с различными приводами. Если установлен только привод сжатия, то перед нами точечная разновидность, шовные имеют еще и ролики, а стыковые систему сжатия и осадки изделий. Водяное охлаждение состоит из первичного и вторичного контура, разводящих штуцеров, шлангов, вентилей и реле.
Электроды для контактной сварки
В данном случае электроды не только замыкают электрический контур, но и служат отводом тепла от сварного соединения, передают механическую нагрузку, в ряде случаев помогают передвигать заготовку (роликовые).
Размеры и форма электродов для контактной сварки различаются в зависимости от применяемого оборудования и свариваемого материала
Такое использование обуславливает ряд жестких требований, которым должны соответствовать электроды. Они должны выдерживать температуру свыше 600 градусов, давление до 5 кг/мм2. Именно поэтому их изготавливают из хромовой бронзы, хромциркониевой бронзы или кадмиевой бронзы. Но даже такие мощные сплавы не способны долго выдерживать описанные нагрузки и быстро выходят из строя, снижая качество работ. Размер, состав и другие характеристики электрода подбираются исходя из выбранного режима, типа сварки и толщины изделий.
Дефекты сварки и контроль качества
Как и при любой другой технологии, сварочные соединения должны подвергаться жесткому контролю, для выявления всевозможных дефектов.
Здесь применяются практически все методы неразрушающего контроля и прежде всего – внешний осмотр. Однако, из-за прижатия деталей, выявить подобным способом дефекты бывает очень сложно, поэтому часть изготовленной продукции отбирается и проводится разрез деталей вдоль шва для выявления погрешностей. В случае обнаружения дефекта партия потенциально дефектной продукции отправляется на переработку, а аппарат калибруют.
Разновидности контактной сварки
Технология создания сварного пятна обуславливает разделение процесса на несколько видов:
Точечная контактная сварка
В данном случае сваривание происходит в одной или одновременно в нескольких точках. Прочность шва состоит из множества параметров.
Точечный способ является самым распространенным методом
В этом случае на качество работ влияет:
- форма и размер электрода;
- сила тока;
- сила давления;
- длительность работ и степень очистки поверхности.
Современные аппараты точечной сварки способны работать с эффективностью 600 сварных соединений в минуту. Подобная технология используется для соединения частей точной электроники, для соединения кузовных элементов автомобилей, самолетов, сельскохозяйственной техники и имеет еще множество других областей использования.
Рельефная сварка
Принцип работы одинаковый с точечной сваркой, но основное отличие заключается в том, что сам сварной шов и электрод имеют схожую, рельефную форму. Рельефность обеспечивается естественной формой деталей или созданием специальных штамповок. Как и точечная сварка, технология применяется практически повсеместно и служит дополняющей, способной сваривать рельефные детали. С ее помощью можно прикреплять кронштейны или опорные детали к плоским заготовкам.
Шовная сварка
Процесс многоточечной сварки, при которой несколько сварных соединений располагаются близко или с перекрытием, формируя единое монолитное соединение. Если между точками имеется перекрытие, то получается герметичный шов, при близком расположении точек шов не герметичен. Так как шов, с использованием расстояния между точками не отличается от созданного точечным швом, подобные аппараты используются редко.
В промышленности более популярным является перекрывающийся, герметичный шов, с помощью которого создают баки, бочки, баллоны и другие емкости.
Стыковая сварка
Здесь детали соединяют, прижимая друг к другу, а затем оплавляют всю плоскость контакта. Технология имеет свои разновидности и разделяется на несколько видов на основании типа металла, его толщины и нужного качества соединения.
Сварочный ток протекает через стык заготовок, расплавляет их и надежно соединяет
Самый простой способ – сварка сопротивлением, подходит для легкоплавких заготовок с малой площадью пятна контакта. Сварка с оплавлением и плавлением с подогревом подходит для более прочных металлов и огромного сечения. Таким способом сваривают части кораблей, якоря и тд.
Выше, описаны наиболее популярные и используемые, но есть и такие виды точечной сварки:
- шовно-стыковая осуществляется вращающимся электродом с несколькими контактами для замыкания цепи, протягивая заготовку через такой аппарат можно получить негерметичный сплошной шов, состоящий из множества сварных точек;
- рельефно-точечная деталь сваривается согласно текущего рельефа, однако шов состоит не из сплошного пятна контакта, а из многих точек;
- по методу Игнатьева в котором сварочный ток протекает вдоль свариваемых частей, поэтому давление не влияет на нагрев изделия и его сваривание.
Обозначение контактной сварки на чертеже
Согласно существующего стандарта условных обозначений точечная сварка имеет следующее обозначение на чертежах:
- Сплошной шов. Видимый сплошной шов на общем плане чертежа отмечают основной линией, остальные конструктивные элементы основной тонкой линией. Скрытый сварной сплошной шов обозначен штриховой линией.
- Сварные точки. Видимые сварные соединения на общем чертеже отмечают символом “+”, а скрытые не отмечают вовсе.
От видимого, скрытого сплошного шва или видимой сварной точки идет специальная линия с выноской, на которой отмечаются вспомогательные условные обозначения, стандарты, буквенно-цифровые знаки и т.д. В обозначении присутствует буква “К – контактная и маленькая буква “т”-точечная, указывающие на метод выполнения сварки и ее разновидность. Швы, не имеющие обозначения, отмечают линиями без полок.
ГОСТ 15878-79 Регламентирует размеры и конструкции сварных соединений контактной сварки
Вся основная информация подается на линии выноске или под ней, в зависимости от обращенной стороны (лицевая или оборотная). Вся необходимая информация о шве берется из соответствующего ГОСТа, что указывается на сноске или дублируется в таблицу швов.
Что такое контактная точечная сварка
Один из наиболее востребованных методов соединения металлических заготовок — контактная точечная сварка. Технология идеально подходит для сваривания тонких листов. В статье поднимаются вопросы проблем, методов и основных принципов технологии.
Что такое контактная сварка
Точечная является разновидностью контактной сварки. В эту же группу входит шовная, стыковая и другие типы контактной сварки. Но в отличие от других способов соединения металлических заготовок точечная сварка получился очень широкое распространение. Она востребована в большинстве областей производства, начиная от строительства зданий и заканчивая авиационной отраслью. Например, корпус аэробуса состоит из десятков деталей, которые скрепляются между собой именно точечным методом.
Принцип выполнения сварочных работ несложный. Металл в определенной точке электрическим разрядом нагревается до высокой температуры, при которой начинается его плавление. В то же время обе плоскости металлических заготовок прижимаются одна к другой с предопределенным усилием. Механическая нагрузка и высокая температура делают свое дело: обе заготовки спаиваются между собой. В итоге получается надежный и малоприметный шов.
Многоточечный способ соединения металлов по сравнению с другими типами контактной сварки имеет свои отличительные особенности:
- Технология позволяет существенно сократить издержки времени на выполнение работ.
- На формирование одной точки шва требуется доли секунды.
- Для работы необходим ток большой силы, его значение составляет примерно 1000 ампер.
- В отличие от этого, напряжение должно быть совсем небольшим — не больше 10 ватт.
- Также небольшой является и зона плавления металлов. Показатель варьируется от нескольких миллиметров до 2-3 см.
- Последнее отличие — необходимость в большой механической нагрузке, которая может составлять несколько сот килограмм.
Чаще всего точечный метод сварки востребован для соединения тонких металлических листов внахлест. Однако она пригодна и для других целей, поскольку может сваривать заготовки толщиной до 3 см. в части кузовных работ этот показатель избыточен. Как показывает практика, специалистам приходится иметь дело с металлами не толще 7 мм.
Достоинства и недостатки контактной точечной сварки
Популярность точечного способа сварки обусловлена солидным перечнем достоинств:
- для того, чтобы начать работу не требуется флюс, электрод, присадочная проволока и т.д., что снижает расходы и экономит время;
- во время выполнения сварочных работ металл деформируется незначительно и точечно;
- сварочные аппараты такого типа просты в обращении. Воспользоваться ими сможет даже начинающий сварщик;
- эстетичность сварочного шва не вызывает нареканий даже в отъявленных скептиков;
- дешевизна рабочего процесса по сравнению с другими методами сварки;
- возможность автоматизации большинства технологических операций;
- с помощью многоточечной сварки можно выполнять большой объем работы. Скорость формирования сварных точек может достигать несколько сот за минуту.
В данного метода есть и недостатки. Справедливости ради стоит подчеркнуть, что они незначительны и их немного. Прежде всего — это сравнительно невысокая герметичность шва по сравнению со сплошным соединением, выполненным обычным электродом. И второй — это возможность образования избыточного напряжения в зоне точки сваривания. Важно тщательно подгонять заготовки, чтобы избежать этого.
Технология контактной сварки
Весь процесс состоит из трех основных этапов, Которые нужно рассмотреть подробно. Первый заключается в предварительно подготовке деталей. Затем соединяемые элементы размещаются под жалом сварки и сжимаются. В результате поверхность деформируется, появляется углубление в виде точки.
На последнем этапе к месту соединения подается электрический ток и металл плавится. Образуется жидкое ядро, которое со временем расширяется и после остывания будет скрепляющим элементом конструкции. Благодаря предварительной деформации поверхности в процессе сварки не образуются брызги расплава. Шов получается аккуратным и не нуждается в предварительной очистке поверхности.
Когда подача напряжения прекращается, металл остывает, расплав кристаллизуется и жидкое ядро затвердевает. Существует один небольшой, но важный нюанс. В процессе охлаждения в расплавленном металле создается остаточное напряжение, так как при остывании расплав уменьшается в размере. Бороться с эти можно несколькими способами. Самый простой заключается в том, что по завершению сварочных работ заготовки следует посильнее прижать одну к другой. тогда они лучше прокалываются и становятся более однородными. В остальной использование точечной сварки не требует каких-то специальных навыков или знаний.
Предварительная подготовка металла
Для точечной сварки важно предварительно подготовить металл. Стыки в обязательном порядке зачищаются от оксидной пленки, ржавчины и прочих загрязнений. Конечно, это можно и не делать. Но в таком случае теряется мощность при выполнении сварочных работ. Соответственно добиться качественного соединения заготовок будет очень сложно. Помимо этого, повышение мощности влечет ускорение износа сварочного аппарата.
Для зачистки кромок применяются разные материалы и оборудование: щетка по металлу, наждачная бумага, болгарка, аппараты пескоструйной обработки. Если же заготовки небольшого размера, то их можно вытравливать в специальных растворах.
Отдельного внимания заслуживают вопросы подготовки алюминия и его сплавов. На их поверхности есть защитная пленка, сформированная из оксида металла. Она не дает металлу хорошо прогреться и препятствует формированию качественного шва. Ее удалению следует уделить максимум сил и внимания.
Сварочное оборудование
Для точечной электросварки можно использовать оборудование переменного или постоянного тока, конденсаторные или низкочастотные аппараты. Названные установки отличаются формой сварочного тока и силовым контуром. Каждая из моделей имеет как положительные, так и отрицательные сравнительные показатели. Среди сварщиков (в том числе и любителей) наибольшее распространение установки переменного тока.
Вероятные дефекты контактной точечной сварки
При наличии опыта и надлежащего оборудования сложно будет точечную сварку сделать плохо. Тем не менее, на практике встречаются случаи, когда работа выполнены с дефектами. В большинстве своем они образуются не в месте соединения заготовок, а по металлу.
Они бывают разного рода. Прежде всего, наблюдаются дефекты с формированием литого ядра: оно может быть слишком большим или маленьким, смещаться в сторону относительно центра стыка. Реже шов получается не сплошным. Любители, не имеющие достаточного опыта, могут настроить аппарат неверно, что в итоге оборачивается избыточной деформацией или же слабой провариваемостью металла.
Наиболее чувствительным дефектом является плохо проваренное ядро или же его полное отсутствие. Как показывает практика, такие конструкции долго не служат. Они не способны противостоять нагрузкам и вскоре просто ломаются в месте стыка. Дефект может дать о себе знать в самых разных условиях. Например, при увеличении интенсивности эксплуатации, после сильного нагрева (охлаждения) или после резкого перепада температуры.
Читайте также: Дефекты сварных швов
Заключение
Контактная сварка представляет собой практичный и удобный метод соединения металлических заготовок. Она не требует использования проволоки или флюса. На рынке представлено оборудование для ручной или автоматической сварки, что дает потребителю возможность выбрать наиболее подходящий вариант. Простота использования — еще один несомненный плюс, делающий технологию доступной даже для начинающих сварщиков.
Технология точечной сварки металлов
Точечная сварка является одним из наиболее широко применяемых видов контактной сварки. Она используется при изготовлении кузовов автомобилей и вагонов, в самолетостроении и ряде других отраслей промышленности и транспорта.
Широкое применение технологии точечной сварки объясняется сравнительной простотой способа, сочетающегося со значительной универсальностью его возможностей. Так, точечной сваркой можно соединять листы металла толщиной от 0,1 мм
до суммарной толщины, равной 60 мм
. При этом по сравнению с клепкой достигается экономия в массе до 20%
.
Точечная сварка металлов
Обычно свариваются листы одинаковой толщины из одного и того же металла, причем для сварки конструкционных сталей используется двусторонняя сварка. Точечная сварка применяется в основном при соединении деталей из низкоуглеродистых сталей, однако она применяется и для сталей повышенной прочности, например, хорошо сваривается аустенитная, нержавеющая хромоникелевая сталь марки Х18Н8
.
После зажатия свариваемых деталей в электродах контактной точечной машины и включения сварочного тока он проходит от одного электрода к другому через свариваемое изделие. Ток расплавляет металл в зоне сварки, создавая ядро сварной точки, имеющей чечевицеобразную форму.
Точечная сварка, как правило, выполняется с расплавлением слоя металла в месте контакта свариваемых поверхностей изделия между электродами машины. Поскольку скорости нагрева и охлаждения при использовании современных машин и режимов сварки достигают нескольких тысяч градусов в секунду, то и прилегающий к ядру точки участок металла подвергается сложной термической обработке.
Сила давления электродов должна быть такой, чтобы преодолеть жесткость ввариваемого изделия и осуществить пластическую деформацию при сдавливании, необходимую для получения надежной прочности точки.
Обычно диаметр ядра сварной точки равен 4 – 12 мм
, однако для прочности точки имеет значение и соотношение ее высоты с толщиной свариваемых изделий. Принято считать, что высота ядра должна составлять 30 – 80%
суммарной толщины свариваемых листов и не меньше 30%
малой толщины листа в случае сварки изделий с различной толщиной.
Твердость металла непосредственно ядра точки и зоны термического влияния в несколько раз выше, чем основного металла, что способствует повышенной хрупкости сварного соединения. Поэтому в ряде случаев в целях выравнивания твердости производится отпуск сварной точки непосредственно в электродах машины при помощи повторного нагрева. Однако даже после термообработки усталостная прочность сварного соединения уступает прочности исходного материала.
Непосредственно процесс точечной сварки состоит из операций сжатия свариваемых изделий, включения, затем выключения сварочного тока и снятия сжимающего давления.
В основные параметры режима точечной сварки входят: плотность тока (или сила тока), время сварки, величина давления электродов, определяющая пластическую деформацию, и диаметр электродов в месте контакта.
Поскольку сварка длится очень короткое время, то отклонение от оптимальных значений хотя бы одного из приведенных параметров может существенно повлиять на качество сварного соединения. Состояние современной сварочной техники в нашей стране и за рубежом дает возможность широкого программирования режимов точечной сварки, как по величине сварочного тока, так и по изменению давления электродов в процессе сварки.
Программирование может идти по пути прерывистого включения сварочного тока, применения повышенного начального или конечного давления (проковка в горячем состоянии), подачи импульсов тока в начальный или конечный момент сварки.
Например, при сварке незакаливающихся сталей при толщине изделий до 4 – 6 мм
в основном применяется точечная одноимпульсная сварка с постоянным давлением. Для сварки изделий из легких сплавов толщиной до 1 – 1,5
мм и из сталей толщиной более 6 мм
используется одноимпульсная сварка с «ковочным» давлением, т. е. после выключения сварочного тока усилие сжатия увеличивается.
Сварку изделий из закаливающихся углеродистых и легированных сталей толщиной до 4 – 6 мм
рекомендуется вести при постоянном давлении с применением дополнительного импульса тока для последующей термообработки сварной точки. Для сварки горячекатаных и высоколегированных сталей используется многоимпульсная точечная сварка, как с постоянным, так и переменным давлением электродов.
В зависимости от материала, его толщины и характера свариваемой детали может применяться тот или иной цикл или составляться специальная программа из приведенных приемов ведения процесса сварки.
Точечная сварка — технология, аппараты, преимущества
Точечная сварка – достаточно распространенный и востребованный метод соединения металла, являющийся разновидностью контактной сварки. В этой статье мы рассмотрим принцип действия точечной сварки, разновидности машин для точечной сварки, их особенности, а также сам процесс точечной сварки и технику безопасности при ведении точечной сварки.
Что такое точечная сварка?
При точечной сварке металлов свариваемые детали привариваются друг к другу в одной либо нескольких точках – отсюда и название. Прочность соединения зависит от структуры и размеров точки, которые, в свою очередь, определяются свойствами электродов, сварочного тока, времени протекания тока через детали, усилия сжатия и самих поверхностей соединяемых деталей.
Сварка, имеет высокую степень травматизма, поэтому соблюдайте технику безопасности
Точечная контактная сварка – весьма перспективный метод соединения металла. Он отличается высокой производительностью и широкой областью применения – от соединения тонких деталей электронных приборов до разнообразных конструкций из стальных листов толщиной до 20 миллиметров для автомобилестроения, самолетостроения, судостроения, машиностроения и других областей промышленности. Также метод контактной сварки используется для прокладки нефтепроводов и газопроводов.
За счет легкой автоматизации процесса контактная точечная сварка широко применяется на различных производствах, при серийном массовом производстве каких-либо изделий. Здесь стоит отметить то, что прочность получаемых контактной сваркой соединений мало зависит от квалификации сварки и находится на высоком уровне.
Принцип действия точечной сварки
Как уже говорилось выше, точечная сварка – разновидность контактной. При этом сварное соединение образуется посредством нагревания металла с помощью пропускаемого через него тока и пластической деформации сварной зоны под воздействием сжимающих усилий.
В основе контактной сварочной технологии лежит разогрев металла под воздействием электричества по закону Джоуля-Ленца. При сварке ток идет между электродами, проходя при этом через металл свариваемых деталей. При этом электроды изготавливают из материалов с хорошей электропроводностью, чтобы сопротивление контакта детали и электрода было наименьшим.
За счет наибольшего сопротивления контакта деталей между собой наибольший нагрев происходит именно там. При этом нагрев и плавление металла приводит к появлению литых ядер сварных точек. Как правило, их диаметр составляет 4-12 миллиметров.
Разновидности и аппараты точечной сварки
Методы точечного соединения металла можно разделить на две группы: мягкие и жесткие.
Мягкие режимы отличаются плавным нагревом деталей с помощью умеренного тока (плотность тока на поверхности электродов обычно не превышает ста ампер на квадратный миллиметр). Разогрев происходит за 0.5-3 секунды. Такие режимы характеризуются меньшей потребляемой мощностью (если их сравнивать с жесткими режимами), меньшими нагрузками на электросеть, меньшими требованиями к мощности и цене сварочных машин, меньшей закалкой сварочной зоны. Такие режимы часто используются для сваривания склонных к закалке сталей.
Жесткие режимы отличаются меньшей продолжительностью процесса, более сильными токами и давлением при сжатии деталей. Плотность тока достигает трехсот ампер на квадратный миллиметр при сваривании стали. Время разогрева длится от 0.1 до 1.5 секунд. Давление электродов обычно составляет от 3 до 8 килограмм на квадратный миллиметр. Недостатками таких режимов являются повышенные требовании к мощности аппаратов контактной точечной сварки, большие нагрузки на сеть. Преимущества – меньшее время процесса и большая производительность. Жесткие режимы контактной сварки часто используют для сварки сплавов меди и алюминия, деталей с высокой теплопроводностью, неравной толщины, а также для сварки высоколегированных сталей, так как такие режимы сохраняют их коррозионную стойкость.
Точечная сварка не только надежна, но и выглядит эстетично
Время приложения усилий сжатия и подачи сварочного тока определяются заданной циклограммой процесса соединения металла.
Таким образом, аппараты точечной сварки разделяются по мощности. Существует достаточно большое количество моделей машин для этого не сложного, но в тоже время серьезного процесса — от мощных станков с высокой производительностью до ручных переносных аппаратов.
Преимущества точечной сварки
Этот процесс соединения металла имеет массу преимуществ. К достоинствам метода соединения различных металлов следует отнести:
- Возможность сварки тонких и очень тонких деталей из металлов различной природы (в том числе и дорогостоящих или легкоплавких сплавов). Во многих случаях такая возможность бывает весьма полезной, а аппарат точечной сварки – незаменимой машиной.
- Хорошие прочностные характеристики сварочного соединения, а также хороший внешний вид соединений. Соединения, полученные контактной сваркой, не подвержены старению, структура металла в зоне сварки практически не меняется, за исключением некоторого увеличения размера зерен.
- Высокую производительность контактной точечной сварки. Существуют машины контактной точечной сварки, позволяющие выполнять до восьмисот сварочных точек в минуту.
- Возможность полной автоматизации процесса точечной сварки. Все большее распространение приобретают автоматизированные машины контактной сварки, сварочные роботы и т.д. Это позволяет существенно сократить затраты труда, снизить себестоимость оборудования и повысить продуктивность работы.
- Экономичное расходование электродов, электрической энергии и других материалов. Себестоимость сварных точек также достаточно низка – хотя аппарат точечной сварки стоит достаточно дорого, за счет экономичного расходования материалов, высокой производительности аппарата и длительного срока службы себестоимость этого бесспорно не заменимого оборудования получается низкой.
- Низкие требования к квалификации персонала – для того, чтобы использовать аппарат точечной контактной сварки, вовсе не обязательно быть высококвалифицированным специалистом.
Техника безопасности при точечной сварке
Как и любой сварочный процесс, этот метод тоже требует беспрекословного соблюдения определенных мер безопасности.
Средства защиты
Основная угроза при работе со сварочным оборудованием – поражение электрическим током и высокой температурой. Для предотвращения поражения электрическим током необходимо соблюдать такие меры безопасности, как заземление тех частей оборудования, которые должны быть заземлены, проверка исправности оборудования перед работой, использование средств защиты. Управляющие элементы аппарата для точечного соединения металлических деталей не должны быть под высоким напряжением. Все провода должны иметь достаточное сечение.
При контактной точечной сварке выделяются брызги и пары металла. Для предотвращения ожогов брызгами металла сварщик должен использовать рукавицы, спецодежду и очки с прозрачными стеклами либо головной щиток. Пары металла могут быть вредны для здоровья, поэтому необходимо использовать вентиляцию, а при необходимости – средства защиты органов дыхания.
Части аппарата для соединения металла, должны быть хорошо зачищены
Меры безопасности
Все блокировочные устройства и устройства быстрого отключения аппарата точечной сварки должны быть исправны, находиться на виду, к ним должен быть легкий доступ.
При проведении таких технических работ, как зачистка или смена электродов, нужно соблюдать меры, исключающие возможность смещения электрода и травмирования рук. При работе аппарата точечной сварки пространство зажимных механизмов нужно закрывать щитком, а при работе на мощных машинах – огораживать ширмами.
Должна быть исключена возможность травмирования сварщика движущимися частями аппарата точечной сварки.
Заключение
Мы рассмотрели технологию контактной точечной сварки, выявили основные ее преимущества, принцип действия, рассмотрели аппараты точечной сварки и технику безопасности при выполнении всего процесса.
контактная сварка, точечная сварка, роликовая сварка, стыковая сварка, шовная сварка
Контактная сварка – это термомеханическое соединение деталей под давлением с предварительным нагревом места сварки электрическим током. Различают следующие виды такого соединения: стыковая, шовная, точечная и контактная сварка. Рассмотрим сущность процесса на примерах.
Стыковая сварка может быть выполнена двумя способами:
-
с одновременным разогревом всей площади стыка (сварка сопротивлением) – требует тщательной подгонки свариваемых поверхностей и подходит для деталей с простым сечением до 200 мм кв.;
-
с постепенным сближением деталей и с касанием и разогревом по отдельным выступам (сварка оплавлением) – позволяет упростить подготовку контактирующих элементов соединяемых деталей и дает возможность производить сварное соединение даже разнородных металлов.
Точечная сварка используется при сваривании внахлест листовых материалов толщиной до 0.5-0.8 мм. Свариваемее заготовки сжимаются между медными электродами с «точечными» контактами и подают электрический ток. При этом в зависимости от формы нижнего и верхнего электрода сварка может быть односторонней и двусторонней. Одновременно могут свариваться до десятков точек.
Шовная сварка (другое название: роликовая сварка) производится вращающимися роликами (дисковыми электродами), которые одновременно подают на свариваемее поверхности электрический ток и приводят в движение. В результате образуются сплошной шов из перекрывающих друг друга точек. Применяется для производства емкостей (бочки, резервуары, бензобаки и т.д.) с толщиной стенок до 3 мм.
Кроме того, контактная сварка может производиться конденсаторным способом, позволяющим экономить электроэнергию. Главным преимуществом этого метода является возможность сваривания материалов с очень незначительной толщиной – до 2-3 мкм.
что это такое, назначение, аппараты для сварки
Все о контактной сварке: точечное, шовное, рельефное и стыковое сварочные соединения металлических деталей. Физические принципы, разновидности, способы применения. Достоинства и недостатки контактной технологии. Виды оборудования и советы по их выбору.
При контактной сварке двух наложенных друг на друга металлических пластин в точке соприкосновения электрода с верхней заготовкой возникает краткосрочный (от сотых долей до единиц секунд) поток энергии чрезвычайно высокой мощности. В результате этого между пластинами образуется линза из расплавленного металла, а при ее остывании — прочное сварное соединение. Таким способом можно сваривать детали толщиной до десятков миллиметров из большинства видов сталей, а также из сплавов алюминия, титана, магния и других цветных металлов.
К основным преимуществам контактной сварки относят высокую стабильность качества сварного шва, низкий уровень требований к квалификации сварщиков, невысокую стоимость сварочного оборудования, а также простоту механизации и автоматизации сварочных процессов. Кроме того, этот вид сварки не требует использования присадочных материалов, защитных газовых сред и флюсов, что делает его с точки зрения охраны труда самым безопасным. В современном промышленном производстве почти 40% сварочных соединений выполняются различными установками контактной сварки. А в автомобильной промышленности, авиастроении, производстве пассажирских вагонов и электронных приборов доля контактной сварки в общем объеме сварочных работ составляет около 90%.
Определение и назначение контактной сварки
Контактная сварка выполняется несколькими технологическими способами, которые отличаются между собой видами сварного шва и некоторыми особенностями сварочного процесса. В ГОСТ 15878-79 указана электроконтактная сварка трех видов, при этом в профильной литературе и ГОСТ 297-80 выделяют четыре:
- Точечная. Металлические детали соединяют между собой отдельными сварными точками. Производится двумя электродами, которые также обеспечивают сжатие деталей между собой с необходимым усилием. Это самая массовая разновидность контактной сварки: ее доля в общем объеме контактных сварочных соединений составляет более 70%.
- Шовная. В этом способе используют электроды в виде роликов, а сварной шов формируется из прерывающихся точек, которые должны перекрывать друг друга не менее, чем на 25%. Усилие сжатия между поверхностями формируется с помощью давления на ролик. Шовная сварка применяется преимущественно при изготовлении емкостей (топливные баки, глушители автомобилей, химические сосуды и пр.), тонкостенных шовных труб и корпусов промышленной и бытовой техники из листового металла.
- Стыковая. С помощью этого способа две детали соединяются расплавленным металлом по всей площади их соприкосновения, причем толщина свариваемых изделий практически не имеет значения. В процессе используются приспособления, сжимающие детали навстречу друг другу. Во время протекания сварочного тока по металлу из-за наличия на сопрягаемых поверхностях микровыступов в зоне их стыка возникают сварочные процессы, происходит разогрев стыка и создается стыковое сварочное соединение. Этот метод используют для беззазорного соединения рельсов, а также сварки трубопроводов и длинномерных изделий, в том числе из разнородных сталей.
- Рельефная. Данным способом соединяют скобы, кронштейны, резьбовой крепеж и подобные им изделия к листовым деталям. Он называется рельефным по причине того, что контакт свариваемых поверхностей ограничен выступом (рельефом) на одной из них. В результате этого значительно увеличивается плотность тока и тепловыделение, что требует применения особых сварочных режимов.
Одна из разновидностей рельефной сварки широко используется в авторемонте для приварки колец, волнистой проволоки и металлических штырьков при выправлении вмятин на кузовных деталях. У нас ее обычно называют «односторонней точечной сваркой», а используемые при этом аппараты со специальной оснасткой — споттерами.
Принцип действия
Технология контактной сварки точечным, шовным и рельефным способами основана на одной и той же единичной операции — создании сварной точки в месте соприкосновения поверхностей заготовок. В общем виде это выглядит так (см. рис. ниже):
- Установка сложенных внахлест заготовок на нижний электрод.
- Сжатие их верхним электродом.
- Подача импульса сварочного тока.
- Кратковременное удерживание сжатия до остывания сварной точки.
- Отвод верхнего электрода в исходное положение.
В установках контактной сварки используется постоянный ток обратной полярности (плюс на верхний электрод) или переменный ток частоты 50 Гц (в некоторых случаях применяют высокочастотные источники). Прижим деталей является важной частью технологического процесса. После прохождения импульса тока в месте соприкосновения поверхностей деталей возникает линза из расплавленного металла, которая в контактной технологии называется ядром. Сжатие с необходимым усилием не позволяет металлу выплескиваться за область ядра, а также вызывает пластическую деформацию зоны ядра и взаимное проникновение металлов заготовок.
Стандартная установка точечной сварки состоит из следующих элементов (см. рис. ниже):
- источник питания с переменным или постоянным током;
- нижняя (опорная) рукоятка с электродом массы;
- верхняя (прижимная) рукоятка с основным электродом;
- корпус установки с механизмом прижима и контактами.
Технология стыковой сварки отличается от остальных контактных способов, т. к. в этом случае посредством расплавления металла соединяются торцевые части двух массивных деталей. Последовательность технологических операций при стыковой контактной сварке выглядит следующим образом (см. рис. ниже):
- Фиксация одной из заготовок в неподвижном зажимном приспособлении.
- Установка второй заготовки в подвижную оснастку.
- Сжатие торцов заготовок с постоянным усилием.
- Подача на заготовки импульса сварочного тока.
- Разогрев металла до состояния плавления с продолжающимся после отключения тока приложением усилия.
- Сближение торцов и образование сварного шва.
- Остывание шва и снятие усилия.
Напряжение холостого хода в устройствах контактной сварки намного ниже, чем у другого сварочного оборудования. Обычно оно составляет 3÷6 В (максимум до 20 В), при этом напряжение сварки равно 1÷1.5 В. Сила тока во всех контактных способах в зависимости от толщины заготовок и площади контакта лежит в интервале от единиц до сотен тысяч ампер. Глубина проплавления каждой детали в зависимости от вида материала должна составлять от 20 до 80% процентов ее толщины. Не допускается сквозное проплавление (прожиг) металла, а также проплавление его на глубину меньше нормативного.
Преимущества и недостатки
Одним из главных достоинств контактной сварки является ее быстродействие. К примеру, скорость контактного соединения шовным способом деталей из стали толщиной 0.5 мм может достигать 1.5 м/мин, что недостижимо ни для одной из сварочных технологий. К другим преимуществам контактной сварки обычно относят:
- стабильность параметров и качество соединения;
- небольшое энергопотребление;
- медленный износ электродов;
- отсутствие расхода присадочных и вспомогательных материалов;
- низкие требования к квалификации персонала;
- нет выделений вредных и опасных для здоровья веществ;
- чистота сваренной поверхности (шов находится внутри металла).
Контактная технология лучше любых других подходит для автоматизации и использования в оборудовании для серийного производства. Большинство роботов на конвейерах кузовных цехов автопрома — это программируемые автоматические устройства контактной сварки. А сварка трубных стыков всех магистральных газо- и нефтепроводов высокого давления производится контактным стыковым способом с использованием специальных автоматизированных комплексов.
Главный технологический недостаток контактной сварки — это высокие требования к равномерности и чистоте поверхности.
При сжатии между плоскостями деталей не должно быть даже минимального зазора, иначе возможен боковой выплеск расплавленного металла из внутренней зоны сварки. Помимо этого такие сварочные аппараты в силу особенностей своей конструкции не приспособлены к работе в ограниченном пространстве. Мобильная рабочая часть контактного оборудования имеет значительный вес, а при отсутствии механизированного привода сжатие требует от сварщика приложения значительных физических усилий.
Виды аппаратов контактной сварки
Машины контактной сварки (так они называются в соответствии с ГОСТ 297-80) в первую очередь классифицируют по виду сварочного соединения, т. е. одному из четырех описанных выше технологических способов. Внутри каждого такого вида они подразделяются по признакам стационарности и мобильности, а также по различным конструктивным особенностям. Следующими параметрами являются тип источника тока и усилие сжатия. Для обозначения отечественных аппаратов контактной сварки ГОСТ установлено цифро-буквенное обозначение, включающее в себя одиннадцать позиций.
В первой позиции всегда присутствует буква «М» (машина), а по второй можно определить контактный способ, для которого она предназначена. К примеру, МТ — машина точечная, МШ — машина шовная и т. д. В третьей позиции приводится код ее конструктивного исполнения: подвесная (П), постоянного тока (В), радиальная (Р) и т. п. В остальных позициях указываются значения сварочного тока и напряжения питающей сети, а также различные коды конструкторских и эксплуатационных особенностей конкретной модели.
Советы по выбору оборудования
При выборе аппарата для контактной сварки в первую очередь необходимо ориентироваться на толщину металла, который предполагается сваривать, характер работ (стационарный или мобильный) и вид необходимого контактного соединения (точечный, шовный и прочие). Не следует выбирать контактный аппарат с рабочими характеристиками «про запас», т. к. это может сильно сказаться на цене и массогабаритных показателях его мобильной части. Необходимо помнить, что механическая часть такого оборудования может иметь пневмоприводы, для чего потребуется источник сжатого воздуха, а более мощные установки эксплуатируются с водяным охлаждением. А электрическая часть машины мощностью более 10 кВт наверняка потребует трехфазного источника напряжения.
Также важным элементом любого контактного сварочного аппарата являются электроды. Их форма и вид зависят от используемой технологии и особенностей производства.
Существуют специальные технологии контактной сварки с применением клея и припоя, но о них в специализированной литературе только упоминается. Если кто-нибудь знает, для чего и как они используются, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к данной статье.
Точечная сварка своими руками, разбираем ошибки в работе
Точечная сварка наиболее распространена на промышленных производствах, благодаря высокому качеству сварных точек или швов. С её помощью можно делать очень много сварочных соединений за короткий промежуток времени. Чаще всего применяется в автомобильном, самолётном и судостроении. Нередко используют для сборки сельскохозяйственных машин и агрегатов для них. Собирают батареи аккумуляторов. Именно в производстве аккумуляторов точечная сварка показывает свою незаменимость.
Немного про сварочные работы
При правильно построенному процессу сварки и полном соответствии техническим нормам и требованиям, точечные соединения получаются невероятно крепкими, а качественными. Благодаря сильному разогреву металла и давлению, которое создаёт точечная сварка, соединения, может обретать крепость, приближенную к основному металлу, который сваривает аппарат.
В этой статье мы вам поможем разобраться с технологией контактной сварки и ответим на вопрос как сделать точечную сварку, расскажем о подготовке поверхности, выборе аппарата, электродов и прочих составляющих. Пошагово опишем схему сварочного процесса и укажем на возможные ошибки и дефекты, которые могут возникать. Объясним, что такое полярность и какая она бывает, а так же расскажем, как работать с тонкими материалами.
Подготовительные работы
Начнём с выбора подходящего аппарата. Тут следует учесть то, какой тип материала мы будем сваривать и насколько прочным должно быть соединение. Если вы используете тугоплавкий материал, с довольно большой толщиной тогда следует выбрать сварочный аппарат с более высокой мощностью.
Если необходимо очень крепкое соединение, тогда к высокой мощности необходимо ещё и довольно большое давление во время процесса. Для увеличения крепости сварной точки, давление после нагревания должно ещё больше возрастать. Таким образом, точечная сварка получится практически той же прочности что и металл.
Схема сварки металла
Подготовка поверхности перед работой один из важнейших этапов сварочного процесса. Благодаря правильно подготовленной рабочей поверхности металла точечная сварка получится максимально крепкой и качественной. Если поверхность будет сделана правильно, тогда риск появления дефектов крайне низок.
Итак, что же следует сделать:
- Обезжирить, так качество сцепления будет максимальным.
- Удалить ржавчину и прочие эффекты коррозии или окисления.
- Пассивирование поверхности.
- Очистить от пыли и налёта. В случае если присутствует окалина на металле, её также следует удалить.
- Убедитесь, что детали плотно прилегают.
- После удаления излишних слоёв налёта и прочего, детали омываются и сушатся.
- Последняя стадия подготовки – контроль. Детали проверяются на остатки недопустимых элементов на поверхности, если всё нормально тогда можно приступать к работе.
Выбор электрода для сварочного аппарата, является ключевым фактором, который влияет на окончательное качество контактной сверки. Подобрав правильно электрод, точечная сварка своими руками получится максимально крепкой и долговечной.
Первое на что необходимо обратить внимание, это теплоэлектропроводность металла. Чтобы материал, из которого сделан электрод, не должен смешиваться с материалом, который сваривается. Поэтому теплоэлектропроводность электрода должна быть выше, чем у металла, и между ними не должно возникать никаких реакций. Если сварочный период нагревания уменьшается, тогда соотношение величин теплопроводности также должно возрастать.
Режимы сварки низкоуглеродистых сталей
Каждая группа металлов соответствует определённому типу электродов, с которыми они могут совмещаться. Это особенно важно при работе с тонколистовыми и легкоплавкими металлами, которые легко поддаются воздействию температур. Это алюминиевые и магниевые сплавы, выбор электродов для них должен быть особенно тщательным
Так как сварочные работы связаны с большими температурами, и присутствует риск попадания раскалённых частиц на поверхность человеческого тела необходимо придерживаться правил безопасности при работе.
Экипировка сварщика – это элемент защиты от механических повреждений. Без чего процесс сварки не может проходить это без защитной маски, которая защитит ваше лицо и глаза от яркого света и частиц металла.
Сварочные перчатки обязательный атрибут для комфортной и безопасной работы, они защитят вас от ожогов и помогут работать без какого-либо дискомфорта от высоких температур. Для дополнительно защиты лучше носить специальный костюм для сварочных работ, он не поддаётся горению, и ткань не будет плавиться при попадании на неё раскалённых частиц металла.
Этапы работы
Условно точечная сварка разделяется на три шага, пройдя которые вы получаете готовую контактную самодельную точку, скрепляющую две заготовки. Для создания последующих точек процесс повторяется в том же порядке.
Давайте приступим к работе по следующей схеме:
- Фиксирование детали в зажиме между электродами аппарата. На деталь сразу производится определённое заданное давление, которое деформацию на микронеровностях.
- После плотной фиксации и необходимого сжатия происходит подача электрического импульса. Впоследствии чего металл разогревается до предельных температур и в месте соприкосновения электродов начинает плавиться, и заготовки соединяются. Жидкая фаза металла связывается, образуя цельное соединение, которое стаёт максимально приближённым к прочности самого материала.
- Подача импульса прекращается. Место сваривания охлаждается и происходит окончательный процесс кристаллизации. Убирать усилил сжатия необходимо через определённый промежуток времени, так как в процессе остывания металл при сжатии набирает более мелкозернистой структуры. Ещё лучше сжатие увеличить, так эффект будет ещё сильнее и соединение получится более однородным.
Производим различные соединения
При необходимости создания множества сварочных соединений повторяем весь цикл. Если же есть потребность сделать очень много таких точек, тогда можно использовать аппарат, у которого контактная сварка происходит сразу в нескольких указанных точках. Так, вы сэкономите время и будете работать более продуктивно.
Дефекты и ошибки контактной сварки
Точечная сварка довольно сложная схема, в котором есть множество нюансов и особенностей. Очень часто у новичков возникают следующие ошибки:
- Неправильно подобранная мощность.
- Недостаточный либо слишком большой период давления на заготовку.
- Электрод не подходит к свариваемому металлу.
- Схема работы самого сварочного аппарата не подходит к условиям необходимого сварочного процесса.
- Поверхность для контактной сварки подготовлена неправильно.
Дефекты, возникающие при неправильной контактной сварке:
- Недостаточная степень расплавления, что способствует неправильному формированию ядра точки.
- Слишком глубокое образование вмятин при контактном давлении.
- Кромки нахлёстки могут разорваться при очень близком нахождении контактной сварной точки.
- Изменение свойства металла впоследствии слишком большого разогрева. Например, ухудшение рабочих качеств аккумуляторов.
- Сквозное прожигание металла.
- Образование внутренних трещин либо пустот.
Работая с тонкими металлами, или при сборке аккумуляторов следует тщательно подбирать мощность и силу давления на них. Так как при слишком большой мощности есть риск сквозного прожига и тогда такая заготовка стаёт непригодной. При слишком большом давлении могут образовываться вмятины и различные дефекты поверхности.
Работая с алюминиевыми заготовками нельзя перегревать их слишком долгое время, так как это потянет за собой смену их антикоррозийных свойств и повышается риск деформации поверхности.
Полярность при сварке
Полярность может быть прямой или обратной. Используя прямую полярность, к электроду подсоединяется минус, а на заготовку направляют плюс. Если же использовать обратную, тогда плюс и минус меняются местами. От схемы подключения полярности к аппарату зависит процесс возникновения катодного и анодного пята. Анод возникает на плюсовых полярностях, а катод, наоборот, на минусе.
Подведём итог
Точечная сварка технически сложный процесс, который требует тщательно подготовки. Вам следует знать все тонкости такой сварки, от выбора сварочного аппарата до необходимого давления, которое производится на заготовку. Тогда ваша работу будет выполнена качественно и надолго. Придерживаясь всех правил, с помощью контактного сварочного аппарата вы сделаете все ваши задумки связанные с металлом и его соединением.
Демистификация технологии контактной точечной сварки
Большинство средств управления контактной сваркой не имеют показаний сварочного тока и силы. Поэтому неплохо приобрести специализированный портативный амперметр и датчик силы для контактной сварки.
Контактная точечная сварка выглядит просто и легко, пока сварные швы не развалятся, и в этот момент процесс внезапно приобретает совершенно новый уровень важности.
Однако успех точечной сварки не обязательно должен быть недостижимым и загадочным.
В отличие от дуговой сварки, при которой образуется валик, который можно легко визуально осмотреть, точечные сварные швы могут выглядеть нормально, но все же распадаться, потому что они не имеют надлежащего сплавления. Однако это не вина процесса. Это может быть признаком того, что ваш аппарат для точечной сварки слишком мал для данной области применения или настроен неправильно.
Хотя небольшая легкая машина может подходить для некоторых приложений, вы должны быть полностью проинформированы, чтобы знать, что вы получаете, прежде чем делать инвестиции.
Контактная точечная сварка уникальна тем, что это высокоскоростной метод соединения металлов без добавления присадочного металла. Когда машина для контактной сварки правильно рассчитана и настроена, прочное кованое соединение, называемое самородком, образуется за счет локального приложения точно контролируемого тепла, генерируемого сопротивлением металла потоку сварочного тока. Правильная сила зажима также является важной переменной, поскольку она помогает определить сопротивление.
При правильном применении точечная контактная сварка — это самый быстрый, прочный и наименее затратный метод соединения листового металла.Однако, несмотря на то, что точечная сварка используется в производстве уже более 100 лет, она все еще недостаточно изучена за пределами автомобильной промышленности.
Хотя процесс выглядит простым, вы должны понимать множество переменных и то, как вносить изменения в каждую из них для достижения желаемого результата — кованого соединения, которое прочнее основного металла.
При контактной точечной сварке есть три основных параметра, которые необходимо правильно настроить. Эти переменные можно запомнить как FCT:
1.Сила — усилие ковки
2. Ток — количество используемых сварочных ампер
Контактная точечная сварка выглядит просто и легко, пока сварные швы не развалятся, и в этот момент процесс внезапно приобретает совершенно новый уровень важности.
3. Время — продолжительность протекания тока
Неспособность полностью понять, насколько важны эти переменные и как они соотносятся друг с другом, может привести к слабым и некрасивым сварным швам.К сожалению, в этих проблемах часто винят сам процесс, что заставляет магазины заменять более медленные и более дорогие методы соединения металлов, такие как дуговая сварка, склеивание, клепка и склеивание.
Выбор подходящего аппарата и управления
Выбор подходящего аппарата для точечной сварки сопротивлением и управления может сбивать с толку владельца магазина, поскольку доступно очень много марок и ценовых диапазонов. В дополнение к широко используемым сварочным аппаратам для контактной сварки переменным током, теперь доступны среднечастотные модели постоянного тока и конденсаторного разряда.
Электронные элементы управления, установленные на аппарате для контактной сварки, часто бывают другой марки и выбираются отдельно. Помимо управления временем сварки и силой тока, большинство современных моделей управления теперь включают в себя цифровые программируемые функции, которые раньше были дорогостоящими вариантами, например, нарастание тока и пульсацию. Некоторые даже предлагают обратную связь и мониторинг процесса сварки как встроенные функции.
кВА Рейтинг
Сегодня многие импортные аппараты для точечной сварки продаются в США., но лишь немногие из них соответствуют спецификациям Альянса производителей контактной сварки сопротивлением для тяжелых условий эксплуатации (RWMA) в отношении силы тока и силы.
Размеры и сравнение некоторых аппаратов соответствуют их номиналу в киловольт-амперах (кВА), тепловому рейтингу, которым производители сварочных аппаратов могут манипулировать, чтобы увеличить их возможности, и это вызывает путаницу у покупателей.
Отраслевые стандарты RWMA требуют, чтобы машина для точечной сварки имела трансформатор с номинальным рабочим циклом 50%.Рабочий цикл измеряет процент времени, в течение которого трансформатор может проводить ток в течение одноминутного периода интегрирования без перегрева. Это значение используется, чтобы гарантировать, что электрические компоненты не работают выше их термической стойкости. Однако, чтобы сбить с толку покупателя, некоторые производители оборудования оценивают свои трансформаторы всего в 10%, что более чем вдвое превышает их номинальную мощность на паспортной табличке.
Кроме того, рейтинг в кВА часто не имеет ничего общего с фактическими сварочными возможностями аппарата для точечной сварки.Доступная выходная сила тока вторичной сварки сильно зависит от длины плеча аппарата (глубины горловины), вертикального зазора между плечами и вторичного напряжения трансформатора.
Как и давление воды, вторичное напряжение трансформатора должно быть достаточно высоким, чтобы вторичный сварочный ток выходил из трансформатора через медные рычаги сварщика и электроды (наконечники) для точечной сварки.
Трансформаторы для точечной сварки обычно имеют вторичный выход только от 6 до 8 В, и если для вашей сварочной системы требуется аппарат с глубоким горлом и длинными плечами, вам, вероятно, понадобится трансформатор с более высоким номинальным вторичным напряжением, чтобы преодолеть индуктивность большой вторичный контур.
При правильном выборе размеров и настройке аппарата для контактной сварки прочное кованое соединение, называемое самородком, образуется за счет локального приложения точно контролируемого тепла, генерируемого сопротивлением металла потоку сварочного тока.
Это особенно верно, если места сварки требуют, чтобы деталь была загружена глубоко в горловину машины. Сталь в горловине нарушает магнитное поле между плечами и лишает машину доступных сварочных усилителей.
Да пребудет с вами кузнечная сила!
Усилие сварной ковки обычно создается с помощью пневмоцилиндра. На машине с коромыслом, например, доступное сварочное усилие изменяется в зависимости от отношения длины плеча к расстоянию между пневматическим цилиндром или ножным рычажным механизмом от точки опоры. Другими словами, если короткие рычаги заменить длинными, доступное сварочное усилие будет значительно уменьшено.
Машины с ножным приводом требуют, чтобы оператор нажимал на ножной педаль, чтобы закрыть электроды.Из-за ограниченного усилия оператора эти машины редко создают силу ковки, необходимую для соответствия наиболее желательным требованиям для точечной сварки класса А.
Точечные сварные швы класса А обладают высочайшей прочностью и наиболее привлекательным внешним видом. Эти оптимизированные результаты достигаются путем настройки машины на относительно высокую вторичную силу тока, короткое время сварки и надлежащее усилие.
Важно отметить, что усилие сварки должно быть в правильном диапазоне. Слишком низкая установка усилия может привести к выталкиванию металла и появлению точечных сварных швов с глубокими зазубринами и неровностями.А слишком высокая настройка снижает сопротивление в стыке, что снижает прочность и пластичность сварного шва.
Выбор правильного графика сварки
Таблицы, в которых перечислены настройки машины для классов A, B и C для металла различной толщины, включены в справочники, такие как Руководство по контактной сварке RWMA, пересмотренное 4-е издание.
Хотя сварные швы класса C все еще относительно прочные, они часто считаются неприемлемыми из-за большой зоны термического влияния (HAZ), возникающей в результате увеличенного времени сварки.
В качестве примера, спецификации для точечной сварки класса A для двух кусков чистой низкоуглеродистой стали 18-го калибра составляют 10300 сварочных ампер, 650 фунтов. сварочного усилия и 8 циклов сварочного времени. (Один цикл составляет всего 1/60 секунды, поэтому восемь циклов очень быстрые.)
График сварки класса C для той же комбинации сталей составляет 6 100 ампер, 205 фунтов. силы и 42 цикла подачи сварочного тока. Такое увеличенное время сварки, превышающее полсекунды, может привести к перегреву электродов, образованию чрезвычайно большой зоны термического влияния и, в конечном итоге, к сгоранию сварочного трансформатора.
По сравнению со сварным швом класса A, прочность на сдвиг одиночного точечного шва класса C снижается только с 1820 фунтов. до 1600 фунтов, но изделия выглядят намного лучше с привлекательным, не оставляющим следов сварным швом класса A, выполненным с помощью аппарата для точечной сварки подходящего размера. Кроме того, в условиях производственной линии сварные самородки класса А будут неизменно прочными, а срок службы электродов будет намного дольше.
Инвестируйте в инструменты настройки
Что еще больше загадочности процесса, большинство средств управления контактной сваркой не имеют показаний сварочного тока и силы.Поэтому для правильной настройки этих важных переменных рекомендуется приобрести специализированный портативный амперметр для контактной сварки и датчик силы.
Контроль сварки — сердце системы
Каждый раз, когда вы выполняете точечную сварку, ее качество и стабильность зависят от контроля сварки сопротивлением. Старые технологии управления могут не обеспечивать одинаковое значение времени и тепла для каждого сварного шва. В результате вам нужно будет проводить непрерывные разрушающие испытания прочности сварного шва, чтобы убедиться, что ваш сварочный цех не производит сварные швы сверхвысокого качества.
Обновление системы управления контактной сваркой — это наиболее экономичный способ привести свою операцию контактной сварки в соответствие со стандартами качества, сварка за сваркой.
Для максимально точной точечной сварки рассмотрите возможность установки нового устройства управления сваркой со встроенным контролем тока и силы электродов для каждого сварного шва в режиме реального времени. Некоторые из этих элементов управления даже позволяют вам устанавливать график сварки непосредственно в амперах, в то время как функция программируемого воздуха на элементе управления устанавливает желаемое усилие сварки.Кроме того, некоторые из этих современных средств управления работают по замкнутому циклу, чтобы гарантировать однородные сварные швы, даже если материал и напряжение в цехе изменяются.
Важность водяного охлаждения
Компоненты аппарата для точечной сварки должны иметь соответствующее водяное охлаждение, чтобы обеспечить качественные сварные швы и долгий срок службы электродов во время производственных циклов. В некоторых магазинах используются небольшие рециркуляторы воды радиаторного типа без охлаждения, которые в лучшем случае могут подавать воду с температурой близкой к комнатной. Эти рециркуляторы могут отрицательно повлиять на производительность, когда наконечники для точечной сварки становятся грибами от тепла и требуют правки или замены несколько раз в смену.
Поскольку идеальная температура воды для аппаратов контактной сварки составляет от 55 до 65 градусов по Фаренгейту (или выше преобладающей точки росы для предотвращения конденсации), лучше всего подключить аппарат к автономному чиллеру / рециркулятору охлаждающей воды. При правильном размере охладители обеспечивают охлаждение электродов и других компонентов сварочного аппарата, что значительно увеличивает количество сварных швов между правкой или заменой электродов.
Исследования показали, что можно выполнить 8 000 сварных швов низкоуглеродистой стали или 3 000 сварных швов оцинкованной стали без правки или замены электродов.
Все еще нужна дополнительная информация?
Работать с квалифицированным дилером, который поможет вам в выборе и обслуживании аппаратов для контактной сварки, окупается.
Хотите узнать больше? Американское общество сварки (AWS) предлагает для покупки несколько публикаций по контактной сварке. Кроме того, AWS и другие организации предлагают учебные курсы, которые обучают основам процесса контактной сварки.
Кроме того, AWS предлагает сертификат сертифицированного специалиста по контактной сварке, который выдается после сдачи экзамена с множественным выбором из 100 вопросов на знание процесса контактной сварки.
Применения для контактной точечной сварки | AMADA WELD TECH
Сведения о приложении
Сварочная головка
Наконечник датчика HFP High Force
Материалы / Размеры
Hastelloy X (толщиной 0,245 дюйма) в Hastelloy X (3,0 дюйма x 1,5 дюйма)
Конечный продукт
Сотовый узел
Сотовая пайка
Узнать больше
Сварочная головка
TL-180B-EZ с дисперсионным электродом
Материалы / Размеры
Хастеллой X.От 220 до Hastelloy X .080 толщиной
Конечный продукт
Аэрокосмический двигатель
Сотовые прихватки
Сведения о приложении
Источник питания | Альт. Блок питания
IPB-5000A-MU
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-088B-EZ
Метод
Сварка сопротивлением
Другие функции
Встроенный: MG3, считыватель штрих-кода и датчик полярности
Сварка сопротивлением — Система сварки батарей
Узнать больше
Источник питания | Альт.Блок питания
HF2
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-180B-EZ
Материал (-ы)
Цоколь: сталь с никелевым покрытием | Гвоздь: латунь с оловянным покрытием
Размеры
Заглушка: 0,12-0,14 дюйма | Гвоздь: диаметр 0,94 дюйма
Метод
Сварка сопротивлением
Крышка батареи из нержавеющей стали для контактной сварки к гвоздю
Сведения о приложении
Источник питания | Альт.Блок питания
УБ-500А | УБ-1500А
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-088B-EZ
Метод
Контактная точечная сварка
Конечный продукт
Аккумулятор, аккумуляторные блоки
Крышка аккумулятора Точечная сварка
Сведения о приложении
Источник питания | Альт. Блок питания
ИС-300СА
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-180B-EZ
Материал (-ы)
луженая медная лента
Промышленность
Электронные компоненты, энергия
Сварка ленты и вывода резистора
Сведения о приложении
Источник питания | Альт.Блок питания
HF2
Сварочная головка или фокусирующая головка
F120-Z
Материал (-ы)
Холоднокатаная сталь | Медь
Метод
Сварка сопротивлением
Промышленность
Электронные компоненты
Конечный продукт
Терминальный кабель
Кабельный терминал
Сведения о приложении
Источник питания | Альт.Блок питания
IPB-5000A-MU
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-180B-EZ
Материал (-ы)
Серебряная полоса | квадратный медный фланец
Метод
Сварка сопротивлением
Промышленность
Электронные компоненты
Мотор — приварка шпильками
Узнать больше
Источник питания | Альт. Блок питания
СТ-100А или УБ-1500А
Сварочная головка или фокусирующая головка
Roll Spot
Материал (-ы)
Медь | Сталь
Метод
Роликовая точечная сварка
Промышленность
Телекоммуникации и дисплеи
Сварка точечным швом
Сведения о приложении
Источник питания | Альт.Блок питания
HF2
Сварочная головка или фокусирующая головка
SL-301A
Материал (-ы)
Медь | Оловянная фосфорная бронза
Размеры
25 AWG | 1 мм
Метод
Сварка сопротивлением
Датчик — Сварка сопротивлением
Сведения о приложении
Источник питания | Альт. Блок питания
HF2
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-180B-EZ
Материал (-ы)
Бронза Медь
Метод
Сварка сопротивлением
Промышленность
Электронные компоненты
Прочие сведения
Приварка изолированного провода к зажимам
Сварка сопротивлением — провод к клеммам
Сведения о приложении
Источник питания | Альт.Блок питания
ИС-300СА
Сварочная головка или фокусирующая головка
TL-180B-EZ
Метод
Сварка сопротивлением
Контактная сварка — Трехслойная сталь
Узнать больше
Источник питания | Альт. Блок питания
ИС-300СА
Сварочная головка или фокусирующая головка
C-образная рама
Материал (-ы)
Сталь, Сталь 1012 Мягкая, Сталь 1020 Мягкая
Метод
Сварка, проекция, точечная сварка
Промышленность
Автомобильная промышленность, Контрактный производитель, Листовой металл
Сварка сопротивлением — футляр для штуцера
Сведения о приложении
Источник питания | Альт.Блок питания
ИС-300СА
Сварочная головка или фокусирующая головка
MH-1401
Материал (-ы)
От 1020 до 1012 Низкоуглеродистая сталь
Метод
Сварка сопротивлением
Конечный продукт
Кронштейн трубки бензобака
Кронштейн для трубки контактной сварки
Сведения о приложении
Материалы / Размеры
От меди (0,032 дюйма) до латуни (.014 в диаметре)
Промышленность
Электронные компоненты
Рулонная сварка
Сведения о приложении
Материалы / Размеры
От меди (диаметром 0,036 дюйма) до меди (толщиной 0,060 дюйма)
Промышленность
Электронные компоненты
Конечный продукт
Провод к клемме
Провод к клемме
Датчик
Датчик
Датчик
Соты
Топливный насос в сборе
Переключатель в сборе
Корпус топливного насоса
Реле в сборе
Жгут проводов
Сведения о приложении
Материалы / Размеры
Медь (.006 дюйма) в цинк (диаметр 1,095)
Конечный продукт
Автомобильный конденсатор
Автомобильный конденсатор
Автомобильный датчик
Топливный насос в сборе
Топливный насос в сборе
Топливный насос в сборе
Якорь двигателя
Статор
Проволочная сетка
Узнать больше
Источник питания | Возможная альтернатива
HF-2700A, HF-2599A
Материал (-ы)
Нержавеющая сталь
Размеры
Толщина — трубка: 0.002 «| Корпус: 0,125»
Конечное использование продукта
Медицинский зонд
Медицинский зонд — сварной шов между трубкой и корпусом
Медицинские электроды с магнитной проволокой
Катетер
Доставка лекарств для подкожных инъекций
Проводник
Проводник
Электроника: холоднокатаная сталь
Электроника: провод к клемме
Узнать больше
Метод
Сварка сопротивлением
Блок питания
IPB-5000A-MU
Материал
Нержавеющая сталь и титан
Пинцет
Электрод медицинский
Инструмент медицинский
Табличка к ячейке
Медный магнитный провод
Сварка клемм аккумуляторной батареи из стали с никелевым покрытием
Батарейный язычок сварочный никель
Сварка вкладышей батареи из никеля и холоднокатанной стали
Сварка язычка батареи из никелированной стали
Выступ для сварки клемм — медь с никелевым и посеребренным покрытием
Сварочный аккумулятор Ni — CRS
Что такое сварка сопротивлением: RWMA: American Welding Society
Что такое контактная сварка
Сварка сопротивлением — это соединение металлов путем приложения давления и пропускания тока в течение некоторого времени через металлическую область, которую необходимо соединить.Ключевым преимуществом контактной сварки является то, что для создания соединения не требуются другие материалы, что делает этот процесс чрезвычайно экономичным.
Существует несколько различных форм контактной сварки (например, точечная и шовная, выпуклая, оплавленная и осадка), которые различаются в основном типами и формой сварочных электродов, которые используются для приложения давления и проведения тока. Электроды, обычно изготавливаемые из сплавов на основе меди из-за превосходных проводящих свойств, охлаждаются водой, протекающей через полости внутри электрода и других проводящих инструментов машины для контактной сварки.
Аппараты для контактной сварки разработаны и изготовлены для широкого спектра автомобильных, аэрокосмических и промышленных применений. Благодаря автоматизации работа этих машин строго контролируется и воспроизводится, что позволяет производителям легко укомплектовать производство персоналом.
Типы приложений контактной сварки:Точечная сварка и шовная сварка
- Точечная сварка сопротивлением, как и все процессы контактной сварки, создает сварные швы с использованием тепла, генерируемого сопротивлением потоку сварочного тока между стыковочными поверхностями, а также усилие, чтобы сдвинуть детали вместе, приложенное в течение определенного периода времени.При контактной точечной сварке геометрия поверхностей самих сварочных электродов используется для фокусировки сварочного тока в желаемом месте сварного шва, а также для приложения силы к заготовкам. После создания достаточного сопротивления материалы укладываются и соединяются, образуя сварной шов.
- Контактная сварка швом — это разновидность контактной точечной сварки, в которой используются электроды в форме колеса для подачи силы и сварочного тока к деталям. Разница в том, что при подаче сварочного тока заготовка катится между электродами в форме колеса.В зависимости от конкретного сварочного тока и настроек времени сварки, созданные сварные швы могут накладываться друг на друга, образуя полный сварной шов, или могут быть просто отдельными точечными сварными швами через определенные интервалы.
Проекционная сварка
- Как и другие процессы контактной сварки, проекционная сварка использует тепло, генерируемое сопротивлением потоку сварочного тока, а также силу, которая прижимает детали друг к другу в течение определенного периода времени. Проекционная сварка локализует сварные швы в заранее определенных точках с помощью выступов, выпуклостей или пересечений, все из которых фокусируют тепловыделение в точке контакта.Как только сварочный ток создает достаточное сопротивление в точке контакта, выступы схлопываются, образуя сварной шов.
- Сплошные выступы часто используются при приваривании крепежных деталей к деталям. При соединении листового или пластинчатого материала часто используются тиснения. Примером проекционной сварки с использованием материала «Пересечения» является сварка поперечной проволокой. В этом случае пересечение самих проводов локализует тепловыделение и, следовательно, сопротивление. Проволоки переходят одна в другую, образуя при этом сварной шов.
Сварка оплавлением
- Как и другие процессы контактной сварки, при сварке оплавлением используется тепло, генерируемое сопротивлением потоку сварочного тока, а также сила, которая прижимает детали друг к другу в течение определенного периода времени. Сварка оплавлением — это процесс контактной сварки, который создает сопротивление за счет действия оплавления. Это действие создается за счет очень высокой плотности тока в очень маленьких точках контакта между деталями. В заранее определенный момент после начала процесса прошивки к заготовке прикладывается сила, и они перемещаются вместе с контролируемой скоростью.Быстрая осадка, создаваемая этой силой, удаляет оксиды и примеси из сварного шва.
Сварка с осаждением
- Как и другие процессы сварки сопротивлением, при сварке с осаждением используется тепло, выделяемое сопротивлением потоку сварочного тока, а также сила, которая прижимает детали друг к другу в течение определенного периода времени. Подобно сварке оплавлением, при сварке с вылетом детали уже находятся в плотном контакте друг с другом, поэтому оплавление не происходит. Давление прикладывается до запуска тока и поддерживается до завершения процесса.
Источник: C1.1M / C1.1: 2012 — Рекомендуемые методы сварки сопротивлением
Точечная сварка — обзор
6.04.3.1 Точечная сварка
Точечная сварка широко используется в автомобильной промышленности для эффективного соединения металлических листов ( 35 ). Точечная сварка, относящаяся к контактной сварке, заключается в выделении тепла с использованием сильного тока, примерно 1000–100 000 А. Сварочные пистолеты являются основной частью сварки.Есть два разных типа пистолетов, но важным фактом является то, что они имеют схожую функцию, заключающуюся в замкнутом контуре, соединяющем источник питания с местом сварки (Рисунок 6).
Рисунок 6. Процесс точечной сварки.
Воспроизведено Радхакришнаном В. М. Технология и дизайн сварки ; New Age: New Delhi, 2006.Ток проходит через металлические листы, когда два пистолета зажимаются одновременно. Подача высокого тока вызовет плавление поверхностей, контактирующих с электродами.После того, как энергия достигнет достаточного уровня, начнется формирование сварочного шва. Поверхности (между листами, имеющие наибольшее сопротивление) нагреваются до температуры твердое тело – жидкость и образуют расплавленную сварочную ванну ( 36 ). Сварочное пятно, которое представляет собой так называемую HAZ, охлаждается за счет теплового режима, когда тепло передается пистолету, который охлаждается протекающей через него водой. Затем пистолет открывается, чтобы завершить процесс. Преимущества точечной сварки заключаются в том, что этот метод использует эффективную энергию, которая вырабатывается за счет электроэнергии, и генерирует большой ток через генератор.Этот метод требует меньше времени на нагрев материалов. Кроме того, со временем на смену материала этот метод требует меньше времени на выполнение заказа, чем другие методы, и обеспечивает высокую производительность. Кроме того, точечную сварку легко автоматизировать, поскольку она проста в конструкции и при этом не требует присадочных материалов.
Оборудование, обычно используемое для точечной сварки, можно разделить на два основных типа: сварочное оборудование и роботизированное оборудование. Сварочный робот доступен в различных размерах, которые классифицируются в зависимости от максимальной нагрузки, с которой робот может манипулировать, от того, насколько далеко робот может дотянуться для сварки, и количества осей, на которых робот может работать.Сварочный пистолет прикреплен к концевому эффектору робота. Он разработан с учетом процесса сборки, который бывает двух типов: C-типа, который будет дешевле, и X-типа. Эти пистолеты управляются с помощью пневматического привода, который обеспечивает равномерное усилие на электродах и гидравлическое срабатывание, что часто используется, когда требуется высокое давление в небольшом или ограниченном пространстве (Рисунок 7). Однако был изобретен новый сервопистолет, в котором серводвигатель управляет пистолетом ( 37 ). Этот пистолет имеет более точный контроль силы электродов по сравнению с пневматическим пистолетом ( 38 ).
Рисунок 7. Сварочная горелка C-типа.
Воспроизведено Радхакришнаном В. М. Технология и дизайн сварки ; New Age: New Delhi, 2006.Обычно сварочный пистолет прикладывает соответствующее давление и ток к месту сварки. Это означает, что пистолет будет подвергаться воздействию тепла и давления, что вызовет деформацию сварочных электродов. Для заточки электрода используется автоматическое приспособление для заточки наконечников (рис. 8). Это необходимо из-за мягкого материала электрода, высокого сварочного тока и высокого давления.Повязка проводится после каждого рабочего цикла и занимает около 1–2 с. Важно поддерживать хорошую контактную поверхность электрода; он определяет качество сварки. Кроме того, поддержание правильной геометрии электродов может сократить время простоя производства и снизить коммунальные расходы. Одна из основных проблем, с которыми обычно сталкиваются в процессе сварки, — это положение кабелей и шлангов, которое ограничивает движение робота. Вертлюг используется для подачи сжатого воздуха, охлаждающей воды, тока и сигнала в один вращающийся блок.
Рис. 8. Держатель наконечников.
Воспроизведено с сайта Timings, R. Производство и сварка; Newnes: Oxford, 2008.Вертлюг значительно повышает эффективность роботизированной сварки (рис. 9). Это позволяет максимально использовать доступ к участкам точечной сварки. Он устанавливается непосредственно на рабочий орган робота без шлангов и кабелей и обеспечивает высокое качество точечной сварки. Таймер точечной сварки используется для управления временем и током сварки, а также последовательностью и временем других частей сварочного цикла.
Рисунок 9. Вертлюг.
Воспроизведено с сайта Timings, R. Производство и сварка; Newnes: Oxford, 2008.Как и другие методы сварки, этот метод сварки также имеет ряд параметров, которые необходимо учитывать в процессе сварки. Важно иметь оптимальный контроль параметров сварки, чтобы получить удовлетворительный результат формирования ядра, тем самым определяя уровень качества самой сварки. Параметры точечной сварки включают в себя электрическую силу, диаметр контактной поверхности электрода, время сжатия, время сварки, время выдержки и сварочный ток.Незначительная корректировка любого из параметров повлияет на все остальные параметры. Диаметр контактной поверхности электрода сильно зависит от силы электрода. Lai et al. ( 37 ) оценили диаметр поверхности электрода на основе серво пистолета. Сервопистолет имеет более точный контроль силы электрода. Он мягко касается листового металла, уменьшая удары и продлевая срок службы электрода. В ходе их исследования была получена математическая модель для оценки диаметра забоя.Он показывает, что увеличение сварочного тока и силы увеличивает скорость износа электрода, что приводит к уменьшению диаметра электрода ( 37 ). Когда электроды прикладывают силу к металлическим листам, электроды сжимаются. Интервал между начальным приложением силы и подаваемым током необходим для обеспечения того, чтобы сила достигла желаемого уровня до того, как сварочный ток достигнет перегрузки. Это предотвращает разбрызгивание, которое может привести к слипанию электрода и листов.
Время сварки должно быть как можно короче. Это время, когда самородок формируется и увеличивается в размерах. Это может определить прочность сварного шва. Aslanlar et al. ( 39 ) наблюдали влияние времени сварки на прочность сварного соединения. Продолжительность сварки 12 и 15 периодов дает оптимальную прочность на разрыв при сварке 10 кА, а продолжительность сварки 10 периодов дает оптимальную прочность на отрыв при сварочном токе 11 кА. Это потому, что самородку достаточно времени, чтобы вырасти до оптимального размера.Она должна составлять не менее 20% и не более 80% толщины листа.
Время выдержки — это время после процесса сварки, когда электроды все еще зажимают листы. Это охлаждает сварной шов и позволяет самородку затвердеть и соединить листы. Условие соответствует принципу теплопередачи. Когда вода охлаждает электрод, тепло от точки сварки передается в холодную зону для достижения теплового эквивалента. Этот интервал не должен быть слишком большим, поскольку сварной шов может стать хрупким.Однако при использовании оцинкованной углеродистой стали рекомендуется более длительное время выдержки.
Еще одним параметром, который существенно влияет на сварку, является сварочный ток. Сварочный ток регулируется настройкой переключателя ответвлений трансформатора и величиной тока. Использование правильной величины тока также определяет прочность сварного шва. Aslanlar et al. ( 40 ) исследовали влияние сварочного тока на прочность сварного соединения и обнаружили, что оптимальная прочность на сдвиг и отрыв достигается при сварочном токе 10 и 11 кА соответственно.Сила тока должна быть как можно меньше. Если ток достигнет величины перегрузки, произойдет разбрызгивание.
Технологии могут быть дорогими, но они улучшают жизнь. Роботизированная точечная сварка не только увеличивает объем производства и сокращает время производственного цикла, но и улучшает качество продукта. Фактически, достигается лучшая стоимость производства по сравнению с ручной работой при мелкосерийном производстве ( 41 ). Обычно точечная сварка применяется в производстве никель-кадмиевых аккумуляторов, сварке металлических листов в автомобильной промышленности и даже в клиниках ортодонтов, которая используется для изменения размера металлических «молярных лент».«Поскольку его основная цель — соединение металлов, сварочный процесс в основном используется во всем мире при сборке. Это сложный процесс, который трудно параметризовать, а также эффективно контролировать и контролировать. Однако влияние на сустав до конца не изучено ( 4 ).
Основные области исследований — робототехника, сенсорная техника, системы управления и искусственный интеллект. Все это контролируется основным компонентом, называемым контроллером, который действует как «мозг» робота. Контроллер используется для программирования робота, дает команду роботу активировать датчики, перемещать и активировать сварочную горелку для выполнения задания.Большинство ошибок при внедрении роботов связано с программным обеспечением, управляющим роботами. Многие исследователи изучают проблемы, связанные с четко определенными задачами, выполняемыми контроллером. Проблемы не только влияют на физическое движение робота, но также могут повлиять на качество самой сварки. Создан алгоритм, обеспечивающий пошаговый процесс, который используется для решения проблем. Ли и др. ( 42 ) обнаружили, что качество процесса точечной сварки сопротивлением низкое с высокой скоростью выталкивания.Он разработал нейро-нечеткий алгоритм, чтобы уменьшить процент ошибок образца и, следовательно, повысить качество сварки. Его исследование показало, что система нейро-нечеткого вывода является подходящей техникой для контроля качества процесса точечной сварки. Слишком большая продолжительность сварки и слишком большая сила тока снизят предел прочности на разрыв из-за слишком большого плавления. Одна из важнейших задач контроллера — контролировать параметры сварки и контролировать их, чтобы поддерживать постоянство величины параметра во время процесса сварки.Джоу ( 43 ) исследовал влияние изменяемых параметров на выходной сигнал для различных сталей в автомобильной промышленности. Он обнаружил, что чрезвычайно высокий ток дает чрезмерный самородок и приводит к вытеснению расплавленного металла, что может вызвать непредсказуемые эффекты. Увеличение подачи тока также увеличит скорость джоулева нагрева.
Другой подход, используемый для решения проблем, — использование искусственных нейронных сетей. Математическая модель используется для моделирования сложных отношений между входами и выходами или для поиска закономерностей в данных.Это было использовано Мартином и др. ( 44 ), чтобы объяснить систему нейронной сети, которая способна интерпретировать ультразвуковые осциллограммы, полученные методом эхо-импульса. Он может классифицировать неиспользуемые входные векторы в обучении, поскольку 10 векторов компонентов используются для описания ультразвуковых осциллограмм. Чо ( 45 ) объясняет систему, которая способна оценивать качество точечной контактной сварки с использованием модели динамического сопротивления. Он обнаружил, что система Hopfield зарекомендовала себя как система оценки качества сварки с использованием метода распознавания образов.Эта система подходит для промышленной среды. Нейронная сеть дает наилучшие результаты при оценке прочности и диаметра самородка. Измерение необходимо проводить, когда скорость изменения тока равна нулю, чтобы избежать индуктивного шума.
Контактная точечная сварка | Программы профессионального и дистанционного образования
Следующее предложение
Дата: Дата 2022 года подлежит уточнению
Расположение: Университет штата Огайо, Технологический центр Эдисона (EJTC)
Время занятий : с 8:00 до 17:00 каждый день
Описание
Точечная сварка сопротивлением — это двухдневная программа обучения, предназначенная в первую очередь для инженеров и техников из автомобильной промышленности.Цель курса — дать участникам полное представление о процессе контактной точечной сварки с уделением особого внимания тому, как он используется в автомобильной промышленности. Учебная программа объединяет лекции, посвященные фундаментальным концепциям, с многочисленными практическими занятиями с использованием современного аппарата для точечной сварки постоянным током. В курс входит книга, написанная двумя преподавателями курса, под названием «Точечная сварка сопротивлением: основы и применение в автомобильной промышленности».
Участники должны посетить и пройти весь двухдневный курс, чтобы получить сертификат об окончании.Курс будет проводиться лично в Инженерном колледже и Технологическом центре Эдисона (EJTC). Этот курс разработан доктором Дэвидом Филлипсом и доктором Менахемом Кимчи из программы «Сварочная техника» и кафедры материаловедения и инженерии.
CEU выдаются после успешного завершения двухдневного курса.
По окончании курса участники смогут:
- Понимание влияния важных переменных процесса точечной сварки
- Разработка кривой выступа точечной сварки
- Определите различные подходы к точечной сварке современных автомобильных материалов, таких как высокопрочные стали и алюминиевые сплавы.
- Уметь выбирать подходящие методы испытаний и контроля качества точечной сварки
- Решение общих проблем производственной сварки, связанных с точечной сваркой
- Оцените новые методы компьютерного моделирования точечной сварки
Темы двухдневного курса включают
- Физика процессов и основы
- Машины, электроды и инструменты
- Свариваемость и параметры процесса
- Точечная сварка сталей
- Точечная сварка материалов с покрытием
- Точечная сварка алюминия
- Соображения по конструкции и влияние на прочность
- Качество сварки, тестирование, мониторинг и контроль
- Решение производственных проблем
- Достижения в моделировании точечной сварки
Что входит в комплект
В стоимость курса входят учебные материалы, ежедневный обед и экземпляр книги «Точечная сварка сопротивлением: основы и применение в автомобильной промышленности».»
Необходимые условия для курса
Степень инженера не требуется, но рекомендуется относительный опыт работы в процессах контактной сварки и в производственных условиях.
Расположение
Государственный университет Огайо
Технологический центр Эдисона (EJTC)
Щелкните здесь, чтобы увидеть карту кампуса OSU
Отмена и возврат
Полный возврат средств за вычетом административного сбора в размере 75 долларов США, если вы отмените курс более чем за 14 рабочих дней до даты учебного курса.После этого времени возврат средств не производится. Регистрации могут быть перенесены.
Программа TechCred штата Огайо дает предприятиям возможность повышать квалификацию сотрудников. Компаниям, которые подают заявки (для утвержденных программ), возмещается до 2000 долларов за учетные данные, когда нынешние или будущие сотрудники заполняют учетные данные, ориентированные на технологии. Узнайте у своего работодателя, готовы ли они помочь вам с регистрацией в программе TechCred и получением финансирования для оплаты учебного лагеря по кибербезопасности.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО ТОЧЕЧНОЙ СВАРКЕ — Установки для точечной сварки
Точечная сварка сопротивлением — это соединение перекрывающихся частей металла путем приложения давления и электрического тока. Эти соединения, созданные точечной контактной сваркой, образуют «пуговицу» или «сплавленный самородок». Точечная сварка сопротивлением обычно выполняется на фланцах, расположенных в шахматном порядке в одном ряду последовательных сварных швов. Производители автомобилей используют контактную точечную сварку на заводе, потому что они могут производить высококачественные сварные швы при очень низких затратах.
Как формируется точечная сварка. Точечные сварные швы образуются, когда через панели проходит большой ток в течение нужного времени и с правильным давлением. Обычно при точечной сварке используются два электрода, расположенных напротив друг друга, которые сжимают металлические детали вместе. Это давление сжатия контролируется. Свариваемые детали нагреваются за счет пропускания через них сварочного тока. Сварочный ток в несколько тысяч ампер подается в течение определенного периода времени.При повышении температуры металл нагревается до пластичного состояния. Сила сварочного наконечника деформирует металл и образует небольшую вмятину, когда металл нагревается. По мере того, как тепло накапливается в металле, на границе раздела образуется небольшая жидкая лужа металла. Размер этой ванны обычно равен лицевой поверхности сварочного наконечника. Когда температура сварки будет достигнута, таймер должен истечь. Зона сварки охлаждается очень быстро, поскольку медные сварочные наконечники отводят тепло из зоны сварки. Тепло также уходит, когда оно проникает в окружающий металл.Сварочные клещи TITE-SPOT следует держать закрытыми не менее одной секунды для охлаждения сварного шва. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Следует проявлять осторожность с устройством с воздушным закрытием, которое немедленно отключается после образования сварного шва.
Есть 4 переменных , которые следует учитывать при контактной точечной сварке;
Давление , Время сварки , Ток и Диаметр наконечника .
Давление : большое значение имеет давление, прилагаемое к сварному шву.Если приложить слишком мало давления, зона соединения будет маленькой и слабой. Если приложить слишком большое давление, в сварном шве могут возникнуть трещины из-за закаливающего действия сварочных наконечников. Также высокое давление может вызвать истончение металла и ослабление. Глубина вдавления на поверхности листа, вызванного сварочными электродами, никогда не должна превышать 25 процентов толщины листового металла.
Обычно кузовной цех сваривает сталь толщиной от 16 до 24. Если у сварочного аппарата есть клещи с регулируемой длиной, для правильной установки давления следует использовать манометр.Давление важно, и о нем не следует догадываться. ( ПРИМЕЧАНИЕ : Давление плоскогубцев TITE-SPOT установлено на середину этого диапазона и не регулируется.)
Три типа таймеров для точечной сварки :
Стандартный сварочный таймер регулирует время, в течение которого ток течет в сварочный трансформатор. Присущая проблема заключается в том, что если сварка не происходит, таймер все еще тикает. Следовательно, если сварочный ток протекает только часть цикла, сварной шов может не образоваться до истечения таймера.Как правило, технический специалист увеличивает время работы таймера. Это может вызвать перегрев сварочного инструмента и трансформатора! Двойной цикл в зоне сварного шва также используется, но он также вызывает перегрев.
Ручное управление : Иногда оператор обходит таймер, и он вручную рассчитывает время сварки. Таким образом, хорошие сварные швы можно получить за 1/2 — 1 3/4 секунды. Это, вероятно, снижает тепловую нагрузку на сварочные инструменты и трансформатор, чем «стандартный сварочный таймер».
Цифровой таймер проверяет, идет ли сварка. Этот тип таймера проверяет все циклы продолжительностью 60 циклов в секунду и не увеличивает значение таймера, если не течет сварочный ток! Цифровой таймер имеет точный интерфейс для выбора и регулировки параметров мощности и таймера. Цифровое управление, контролирующее сварку, снижает тепловую нагрузку на сварочные инструменты и трансформатор.
Сварочный ток и время сварки обратно пропорциональны.Сварочный ток и время используются для доведения металла до температуры сварки (2550 градусов по Фаренгейту).
Температура сварного шва = i 2 x t x R.
Сварочный ток в кузовных цехах находится в диапазоне от 3000 до 5000 ампер. Сварочный ток (i) и время сварки (t) должны контролироваться техником. Сопротивление (R) определяется толщиной свариваемых деталей. Поскольку сварочный ток возведен в квадрат, изменения сварочного тока намного более значительны, чем изменения времени сварки.
Сварочный ток Настройки очень важны при сварке современных автомобилей. Если сварочный ток находится на нижнем пределе диапазона, время сварки необходимо увеличить. (ПРИМЕЧАНИЕ 1. Использование слабого тока на сварных швах может вызвать перегрев сварочных инструментов и трансформатора сварщика.) И наоборот, если сварочный ток высокий, время сварки сокращается. (ПРИМЕЧАНИЕ 2: Использование высокого сварочного тока увеличивает проблему вытеснения. Вытеснение — это брызги расплавленного металла между слоями стали. Оцинкованные покрытия, имеющиеся на сегодняшней автомобильной стали, усугубляют проблему вытеснения.) Итак, мы видим, что сварщиками, не контролирующими сварочный ток, будет труднее работать.
Существует два типа регуляторов сварочного тока , Аналоговый : использует ручку и настраивается как ручка радиоприемника. Digital : использует светодиодный дисплей, который сообщает механику точную настройку мощности. Обычный интерфейс — это кнопка.
Ideal Welding Controller — цифровой с таймером предварительного нагрева и проверкой сварочного тока .
Цифровой интерфейс настолько точен, что оператор может легко настроить машину.Можно быстро произвести очень небольшие изменения мощности или времени, чтобы получить идеальные сварные швы, исключив выброс. Проверка таймера позволяет таймеру «тикать» только в том случае, если в сварочный трансформатор течет правильное количество тока.
Проверенный таймер предварительного нагрева — лучший способ минимизировать выброс. Предварительный нагрев позволяет грунтовкам, которые мы хотим оставить между слоями стали, медленно выгорать. Оцинкованные покрытия можно испарять (@ 1350 ° F), удаляя их из зоны сварки до того, как начнется сварка.Температура определяется продолжительностью предварительного нагрева зоны сварного шва. Предварительный нагрев также позволяет стали немного согнуться и идеально подогнаться перед включением сварочного тока. Все это может произойти только в том случае, если у нас есть предварительный подогрев текущей проверки!
Проверка — это волшебство, которое ускоряет выполнение работы. Идеальный сварочный контроллер проверяет сварочный ток, устраняя проблему чрезмерной сварки. Техник может каждый раз выполнять хорошие сварные швы без чрезмерной сварки и снизить тепловую нагрузку на сварочные инструменты и трансформатор.
Диаметр сварочного наконечника очень важен. Сварные наконечники клещей TITE-SPOT заточены до диаметра 3/16 дюйма в новом состоянии. Наконечники можно дать увеличиться до диаметра 1/4 дюйма, прежде чем их нужно будет затачивать. Новые насадки для сварки имеют плоскую поверхность. Это лицо быстро коронируется при использовании, и этот эффект коронки следует поощрять. Радиус венчика должен составлять от 1,5 до 2 дюймов. Инструмент для заточки прилагается к плоскогубцам TITE-SPOT. (ПРИМЕЧАНИЕ: закрытая высота сварочных наконечников составляет 1 1/2 дюйма, когда они новые.) Выбросьте сварочные наконечники, если закрытая высота составляет 1 3/8 ″. НЕ ПОДКЛЮЧАЙТЕ СОВЕТЫ ДЛЯ СВАРКИ.
ТАБЛИЦА 1
ДАТЧИКИ СТАЛЬНЫЕ | шаг шва | диаметр сварного шва | |||
2 штуки | 3 штуки | ||||
ДАТЧИК | ИН | мм | в | в | в |
16 | 0.060 | 1,524 | 1,06 | 1,31 | 0,22 |
18 | 0,048 | 1,219 | 0,94 | 1,18 | 0,2 |
20 | 0,036 | 0,914 | 0,72 | 1,06 | 0,17 |
22 | 0,030 | 0,762 | 0,62 | 0,88 | 0,16 |
24 | 0.024 | 0,610 | 0,38 | 0,62 | 0,15 |
Расстояние между точечными сварными швами должно соответствовать минимальным стандартам, указанным в таблице, или превышать их.
ПРОВЕРКА СВАРКИ:
Существует три формы контроля сварных швов. Сначала идет визуальный осмотр; сварные швы должны выглядеть однородными, иметь небольшую вмятину от сварочного наконечника и иметь очень небольшой выброс при формировании сварного шва. Два других контроля называются методами разрушающего контроля для оценки точечных сварных швов; это тест на «отслаивание» или «долото».Очевидно, что разрушающие испытания должны проводиться на стальном ломе до начала процесса сварки на автомобиле.
Испытание на отслаивание состоит из отслаивания точечного сварного шва. Следует измерить пуговицу и рассчитать средний диаметр. (см. таблицу 1)
Испытание на долото заключается в вдавливании конического долота в зазор на каждой стороне проверяемого сварного шва до тех пор, пока сварной шов или основной металл не разрушатся. Края долота не должны касаться проверяемого сварного шва.Этот тип теста следует использовать, когда тест на отслаивание невозможен. Размер пуговицы определяется так же, как описано для теста на отслаивание.
ЦИНКОВКА
Гальваника — это покрытие металлического цинка, которое наносится на сталь при ее производстве горячим способом или путем гальваники. Цинк — голубоватый белый металл, его температура плавления составляет 950 градусов по Фаренгейту, а температура кипения или испарения составляет 1350 градусов по Фаренгейту. Цинк, когда он используется в качестве гальванического покрытия, защищает сталь от ржавчины.Кроме того, цинк можно найти в кузовных цехах в виде литого под давлением металла или металлической посуды.
При сварке зажимом гальваническое покрытие должно оставаться между слоями стали, поскольку оно обеспечивает защиту от ржавчины. При сварке внахлест двумя пистолетами цинк часто удаляется в процессе очистки при подготовке к сварке. Причина, по которой мы удаляем цинк при сварке двумя пистолетами, заключается в том, что у нас отсутствует значительное давление в зоне сварного шва, и потому, что мы свариваем только с одной стороны.
Цинкование может «испортить» сварочные наконечники — это состояние называется латунным покрытием.Латунь может вызвать проблемы с соединением электрода со свариваемым материалом. Если электрод окрашивает поверхность электрода в золотой или латунный цвет, то поверхность сварочного наконечника следует очистить. При очистке сварочных наконечников необходимо следить за тем, чтобы диаметр поверхности электрода оставался правильным. Для оцинкованной стали требуется примерно на 25% больше лошадиных сил, чем для неоцинкованной стали. Для точечной сварки оцинкованной стали необходимо увеличить время сварки и / или мощность сварки.Сварка стали выполняется при температуре 2550 градусов по Фаренгейту. При сварке MIG оцинкованной стали температура сварочной ванны составляет 2550 градусов по Фаренгейту. Даже для наблюдателя должно быть очевидно, что если вы нанесете жидкую сталь 2550 градусов по оцинкованному покрытию, которое закипит при температуре 1350 градусов по Фаренгейту, что произойдет большое количество брызг.
Точечная сварка оцинкованной стали вызывает очень мало брызг. Это особенно верно, когда сварочный контроллер имеет предварительный нагрев, такой как DiGi S.W.A.T. Сварщик.
Защита от ржавчины : При использовании плоскогубцев TITE-SPOT на внутренней части новой детали следует оставить черное покрытие «E».Также на старую деталь можно нанести пропитку или другую антикоррозионную грунтовку. А для плотного и сухого уплотнения между этими слоями стали можно нанести легкий слой антикоррозийного покрытия на основе воска. Эти материалы будут выгорать при температуре от 400 до 500 градусов по Фаренгейту, поскольку сталь нагревается до температуры сварки. После того, как сварной шов сформирован и зона сварного шва остынет, антикоррозийное средство на основе воска будет оттягиваться вокруг сварного шва за счет капиллярного действия.
При сварке двумя пистолетами три чистые стороны являются общим правилом.Между деталями нельзя использовать грунтовку для сквозной сварки. Черный слой «E» можно оставить на внутренней стороне новой перекрывающейся части, если цикл предварительного нагрева малой мощности предшествует мощности сварки. Из-за количества сварных швов и размера зоны теплового эффекта при сварке двумя пистолетами после сварки необходимо обеспечить хорошую защиту от ржавчины.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ : Газы, образующиеся в процессе сварки, могут быть опасными, поэтому сварку следует проводить в хорошо вентилируемом помещении. Это особенно актуально при сварке оцинкованной стали.Поскольку TITE-SPOT использует сжатый воздух для охлаждения как плоскогубцев TITE-SPOT, так и охлаждающих шнуров, автоматически создается хорошо вентилируемая среда.
ИСТОРИЯ : Точечная сварка была изобретена и запатентована в 1885 году американцем по имени Элиху Томпсон. Открытие было сделано во время лекции и демонстрации новой захватывающей области электричества в 1884 году. В ответ на вопрос аудитории Томпсон провел эксперимент и произвел первую точечную сварку. Чтобы представить дату в перспективе, лампа накаливания была запатентована в 1880 году Томасом Эдисоном.Эти два человека, Эдисон и Томпсон, объединили свои компании, то есть Edison Electric и Tompson Electric, в одну компанию в 1895 году. Они назвали ее General Electric, компанию, о которой вы, возможно, слышали сегодня. Томпсон был плодовитым изобретателем, на его счету более 700 патентов, Эдисон так и не получил 700 патентов. В качестве примечания: дуговая сварка была изобретена одним русским в 1885 году и основывалась на методе угольной дуги.
ПРИШУМ ПО СВАРКЕ
Какие две вещи нельзя сварить точечной сваркой?
ОТВЕТ: Разбитое сердце и Рассвет.
Неразрушающая оценка соединений алюминия и стали, выполненных контактной точечной сваркой
Дж. П. Джоуль, Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философские журналы и научный журнал 19 , 260 (1841).
Артикул Google Scholar
Э. Томсон, «Метод электросварки», Патент США 451, 345 (28 апреля 1891 г.).
C.J. McCarthy, Technol. Культ. 4 , 165 (1963).
Артикул Google Scholar
А. Гропман, ред., The Big L: американская логистика во Второй мировой войне, (National Defense University Press, Вашингтон, округ Колумбия, 1997).
D.R. Сиглер, Дж. Шрот, М.Дж. Карагулис, Д. Цзо, «Новая геометрия поверхности сварного шва электрода для точечной сварки алюминия», Proc. Сварка листового металла. Конф. XIV (Американское общество сварки, Ливония, Мичиган, 2010 г.).
Google Scholar
D.R. Сиглер, М.Дж. Карагулис, «Режущий инструмент для формовки и реформирования сварочных электродов с фасонными поверхностями», Патент США 8 833 215 (16 сентября 2014 г.).
D.R. Сиглер, М.Дж. Карагулис, «График сварки контактной точечной сваркой деталей из алюминиевых сплавов», Патент США 9969026 (15 мая 2018 г.).
D.R. Сиглер, Б. Карлсон, «Препятствия к разработке процессов контактной точечной сварки для соединения алюминия со сталью», Conf.Proc. AWS SMWC XVIII (Американское общество сварщиков, Ливония, Мичиган, 17–18 октября 2018 г.).
Google Scholar
A.S. Haselhuhn, D.R. Сиглер, Б. Карлсон, «Статические и динамические механические характеристики точечной контактной сварки алюминия и стали», Conf. Proc. AWS SMWC XVIII (Американское общество сварщиков, Ливония, Мичиган, 17–18 октября 2018 г.).
Google Scholar
A.S. Haselhuhn, C. Chen, D.R. Сиглер, Б. Карлсон, «Устойчивость контактных точечных сварных швов алюминия и стали к условиям производства», Conf. Proc. AWS SMWC XVIII (Американское общество сварщиков, Ливония, Мичиган, 17–18 октября 2018 г.).
D.R. Сиглер, Б. Карлсон, Ю. Мясникова, М.Дж. Карагулис, «Многоступенчатая прямая сварка алюминия к стали», Патент США 9 999 938 (19 июня 2018 г.).
D.R. Сиглер, Б. Карлсон, М.Дж. Карагулис, «Метод многоступенчатой контактной точечной сварки для наложения друг на друга деталей из стали и алюминия», заявка на патент США 20170106466 (20 апреля 2017 г.).
Л. Ши, Дж. Канг, Б. Шалчи-Амирхиз, Д. Сиглер, А. Haselhuhn, B.E. Carlson, J. Mater. Процесс. Technol. 264 , 438 (2019).
CAS Статья Google Scholar
Б. Гаффари, Г. Мозуркевич, «Глава 5: Неразрушающая оценка качества точечной сварки», в книге «Механизмы отказа современных сварочных процессов» , X. Sun, Ed. (Woodhead Publishing, Оксфорд, Великобритания, 2010 г.), стр.101–136.
Глава Google Scholar
J.K. Na, Adv. Матер. Proc. 172 , 22 (2014).
Google Scholar
А. Барадарани, Л.М. Ханли, А.М. Чертов, В. Регаладо, R.Gr. Маев, «Эффективное извлечение элементов при ультразвуковом контроле точечной сварки», Proc. 2017 IEEE 30-я Канадская конференция. на Elec. Комп. Англ. (CCECE) , стр.1–4.
W. Woo, C.W. Chin, Z. Feng, H. Wang, W. Zhang, «Применение инфракрасного изображения для контроля качества контактных точечных сварных швов», Proc. SPIE 7299 , 729912 (2009).
Артикул Google Scholar
С.М. Шепард, «Автоматизированный метод и устройство для неразрушающей оценки сварных швов», Патент США 6585146 (1 июля 2003 г.).
Дж. Чен, З. Фенг, «Оперативный неразрушающий контроль точечной сварки сопротивлением с использованием инфракрасной термографии», SPIE Smart Structures and Materials + Неразрушающая оценка и мониторинг состояния (май 2017).
Дж. Чен, Б. Карлсон, М. МакГоверн, Т.