Родоначальник контактной сварки — английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), который в 1856 г. впервые применил стыковую сварку. В 1877 г. в США Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В том же 1877 г. в России Н.Н.Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной (роликовой) сварки. На промышленную основу в России контактная сварка была поставлена в 1936 г. после освоения серийного выпуска контактных сварочных машин.

Преимущества контактной сварки перед другими способами:

• Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02… 1,0 с)
• Малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха)
• Высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика
• Это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации

Основные способы контактной сварки

Основные способы контактной сварки — это точечная, шовная (роликовая) и стыковая сварка.

Машины для контактной сварки

Машины для контактной сварки бывают стационарными, передвижными и подвесными (сварочные клещи). По роду тока в сварочном контуре могут быть машины переменного или постоянного тока от импульса тока, выпрямленного в первичной цепи сварочного трансформатора или от разряда конденсатора. По способу сварки различают машины для точечной, рельефной, шовной и стыковой сварки.

Любая машина для контактной сварки состоит из электрической и механической частей, пневмо- или гидросистемы и системы водяного охлаждения (рис. 1).

Рис. 1. Типовые схемы машин для контактной точечной (а), шовной (б) и стыковой (в) сварки: 1 — трансформатор; 2 — переключатель ступеней; 3 — вторичный сварочный контур; 4 — прерыватель первичной цепи; 5 — регулятор; 6 — привод сжатия; 7 — привод зажатия деталей; 8 — привод осадки деталей; 9 — привод вращения роликов; 10 — аппаратура подготовки; 11 — орган включения

Электрическая часть включает в себя силовой сварочный трансформатор 1 с переключателем ступеней 2 его первичной обмотки, с помощью которого регулируют вторичное напряжение, вторичный сварочный контур 3 для подвода сварочного тока к деталям, прерыватель 4 первичной цепи сварочного трансформатора 1 и регулятор 5 цикла сварки, обеспечивающий заданную последовательность операций цикла и регулировку параметров режима сварки.

Механическая часть состоит из привода сжатия 6 точечных и шовных машин, привода 7 зажатия деталей и привода 8 осадки деталей стыковых машин. Шовные машины снабжены приводом 9 вращения роликов.

Пневмогидравлическая система состоит из аппаратуры 10 подготовки (фильтры, лубрикаторы, которые смазывают движущиеся части), регулирования (редукторы, манометры, дросселирующие клапаны) и подвода воздуха к приводу 6 (электропневматические клапаны, запорные вентили, краны, штуцера).

Система водяного охлаждения включает в себя штуцера разводящей и приемной гребенок, охлаждаемые водой полости в трансформаторе 1 и вторичном контуре 3, разводящие шланги, запорные вентили и гидравлические реле, отключающие машину, если вода отсутствует или ее мало.

Все машины снабжены органом включения 11. У точечных и шовных машин это ножная педаль с контактами, у стыковых — это комплект кнопок. С органов управления поступают команды на сжатие «С» электродов или зажатие «3» деталей, на включение «Т» и отключение «О» сварочного тока, на вращение «В» роликов, на включение «а» регулятора цикла сварки.

Кроме универсальных применяются специальные машины, приспособленные для сварки конкретных конструкций и типов размеров изделий. Примером могут служить машины для контактной точечной сварки кузовов автомобилей, встроенные в автоматические линии, машины для стыковой сварки оплавлением продольных швов труб в прокатном производстве.

Электроды в контактной сварке

Электроды в контактной сварке служат для замыкания вторичного контура через свариваемые детали. Кроме этого при шовной сварке электроды-ролики перемещают свариваемые детали и удерживают их в процессе нагрева и осадки.

Важнейшая характеристика электродов — стойкость, способность сохранять исходную форму, размеры и свойства при нагреве рабочей поверхности до температуры 600

Рис. 2. Схемы электродов для точечной сварки: а — с наружным посадочным конусом; б — колпачковых

Электрод должен иметь минимальную массу, удобно и надежно устанавливаться на сварочной машине. Диаметр D должен обеспечивать устойчивость электрода против изгиба при сжатии его усилием сварки, а также возможность захвата инструментом для снятия. Внутренний диаметр должен обеспечивать ввод трубки с охлаждающей водой и выход воды, обычно d

Электроды для рельефной сварки конструктивно приближаются к форме изделия. В простейшем случае это плиты с плоской рабочей поверхностью.

Электроды-ролики шовных машин имеют форму дисков. Ширина рабочей поверхности ролика В и его толщина Н зависят от толщины S свариваемой детали.

Токоведущие губки стыковых машин по форме и размерам должны соответствовать поперечному сечению свариваемых деталей. Длину губок выбирают такой, чтобы обеспечить соосность деталей и предотвратить их проскальзывание при осадке. При сварке стержней она составляет 3…4 их диаметра, а при сварке полос — не менее 10 толщин полосы.

Подготовка поверхностей к контактной сварке

При подготовке поверхностей к контактной сварке должны выполняться три основных требования: в контактах электрод-деталь должно быть обеспечено как можно меньшее электрическое сопротивление К_э-д —> min), в контакте деталь-деталь сопротивление должно быть одинаковым по всей площади контакта. Сопрягаемые поверхности деталей должны быть ровными, плоскости их стыка при сварке должны совпадать.

Выбор конкретного способа подготовки поверхностей определяется материалом деталей, исходным состоянием их поверхностей, характером производства. Для штучного и мелкосерийного производства необходимо предусмотреть операции правки, рихтовки, обезжиривания, травления или зачистки, механической обработки. В условиях крупносерийного и массового производства, где обеспечивается высокое качество исходных материалов в заготовительном и штампопрессовом производствах, подготовку поверхностей перед сваркой можно не делать. Исключение составляют детали из алюминиевых сплавов, требующих обработки поверхности не ранее чем за 10 ч до сварки.

Критерием качества подготовки поверхности является величина контактных сопротивлений R_э-д и R_д-д. Для их измерения детали зажимают между электродами сварочной машины, но сварочный ток не включают. Сопротивление измеряют микроомметром при помощи щупов. Для сталей сопротивление более 200 мкОм свидетельствует о плохом качестве поверхности. Высокое R_э-д приводит к перегреву электродов и подплавлению поверхности деталей, вследствие чего происходит наружный и внутренний выплеск металла и образуется чрезмерная вмятина под электродами.

Основные параметры режима всех способов контактной сварки

Основные параметры режима всех способов контактной сварки — это сила сварочного тока, длительность его импульса и усилие сжатия деталей. Теплота в свариваемом металле выделяется при прохождении через него импульса тока I_св длительностью t в соответствие с законом Джоуля-Ленца:

Q= I_св²R_свt,

где за R_св принимают сопротивление столбика металла между электродами. При расчете сварочного тока, времени импульса, сварочного трансформатора R_св — исходный параметр, так как его легко рассчитать, зная материал детали, ее толщину и требуемую температуру сварки. При этом сопротивлениями в контактах между деталями и между электродами и деталями пренебрегают.

Согласно закону Джоуля-Ленца увеличение R_св должно увеличивать количество выделяющейся теплоты. Но по закону Ома

I_св=U₂/Z,

где U₂ — напряжение на вторичном контуре сварочной машины, a Z — полное сопротивление вторичного контура, в которое входит R_св. Поэтому при увеличении R_св уменьшится I_св, а он входит в закон Джоуля-Ленца в квадрате. Следовательно, увеличение R_св не всегда увеличивает количество выделяющейся при сварке теплоты, многое зависит от соотношения R_св и полного сопротивления вторичного контура сварочной машины. Отсюда следуют несколько практических выводов. С ростом общего сопротивления вторичного контура от 50 до 500 мкОм тепловыделение в зоне сварки уменьшается по мере падения R_св примерно в 10 раз. Недостаток тепла компенсируется увеличением мощности (U₂) или времени сварки. Сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (~ 50 мкОм) сопровождается интенсивным ростом нагрева по мере падения R_св в процессе увеличения сварного ядра. При достижении равенства R_св = Z нагрев достигает максимума, а затем, по мере еще большего снижения R_св (по достижении требуемого размера ядра), уменьшается. Таким образом, сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (а их большинство) сопровождается нестационарным нагревом и нестабильным качеством соединений. Уменьшить этот недостаток можно надежным сжатием зачищенных деталей, обеспечивающим поддержание R_св на минимальном уровне, либо поддерживая высокий уровень R_св за счет слабого сжатия деталей и разделения импульса сварочного тока на несколько коротких импульсов. Последнее еще и экономит энергию и обеспечивает прецизионное соединение с остаточной деформацией 2…5 %.

При сварке на машинах с большим сопротивлением вторичного контура (> 500 мкОм) снижение R_св в процессе сварки практически не влияет на выделение теплоты, нагрев остается стационарным, что характерно для сварки на подвесных машинах с длинным кабелем во вторичном контуре. Сваренные на них соединения обладают более стабильным качеством.

Качество сварных соединений

Качество сварных соединений, выполненных контактной сваркой, определяется подготовкой поверхностей к сварке, а также правильным выбором параметров режима и их стабильностью. Основной показатель качества точечной и шовной сварки — это размеры ядра сварной точки. Для всех материалов диаметр ядра должен быть равен трем толщинам S более тонкого свариваемого листа. Допускается разброс значений глубины проплавления в пределах 20…80 % S. За меньшим из этих пределов следует непровар, за большим — выплеск. Глубина вмятины от электрода не должна превышать 0,2 S. Размер нахлестки в точечных и шовных соединениях должен выбираться в пределах 2,5…5,0 диаметров ядра.

Основные дефекты сварных соединений при точечной и шовной сварке — это непровар, заниженный размер литого ядра, трещины, рыхлоты и усадочные раковины в литом ядре и выплеск, который может быть наружным, из-под контакта электрод — деталь, и внутренним, из-под контакта между деталями. Причины этих дефектов — недостаточный или избыточный нагрев зоны сварки из-за плохой подготовки поверхностей и плохой сборки деталей или из-за неправильно выбранных параметров режима сварки.

При стыковой сварке по тем же причинам могут возникать непровары. Перегрев зоны сварки может вызвать структурные изменения (укрупнение зерна) и обезуглераживание сталей. Это ухудшает механические свойства соединений.

Контролируют качество контактной сварки чаще всего внешним осмотром, а также любыми методами неразрушающего контроля. Сложность контроля состоит в том, что этими методами непровар не выявляется, так как поверхности деталей плотно прижаты друг к другу, в их контакте образуется «склейка», проникающие излучения, магнитное поле и ультразвук не отражаются и не ослабляются. Наиболее оперативный метод контроля — разрушение контрольных образцов в тисках молотком и зубилом. Если непровара нет, разрушение происходит по целому металлу одной из деталей, можно измерить диаметр литого ядра при точечной и шовной сварке.

Точечная контактная сварка — это… Что такое Точечная контактная сварка?

Точечная контактная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются в одной или одновременно в нескольких точках. Прочность соединения определяется размером и структурой сварной точки, которые зависят от формы и размеров контактной поверхности электродов, силы сварочного тока, времени его протекания через заготовки, усилия сжатия и состояния поверхностей свариваемых деталей. С помощью точечной сварки можно создавать до 600 соединений за 1 минуту^[1]. Применяется для соединения тончайших деталей (до 0,02 мкм) электронных приборов, для сварки стальных конструкций из листов толщиной до 20 мм в автомобиле-, самолёто- и судостроении, в сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях промышленности^[1].

Технология

Точечная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу ее технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей. В процессе сварки ток проходит от одного электрода к другому через металл заготовок. Электроды для контактной точечной сварки изготовляются из сплавов с высокой электропроводностью, чтобы сопротивление в контакте электрод-деталь было минимальным. Поэтому в местах контактов деталь-деталь происходит наибольший нагрев за счет наибольшей величины электрического сопротивления. Разогрев и расплавление металла под действием электрического тока приводит к образованию литого ядра сварной точки, диаметр которой обычно составляет 4—12 мм^[2].

Различают мягкий и жесткий режимы точечной сварки. Мягкий режим характеризуется большей продолжительностью времени сварки и плавным нагревом заготовок умеренными силами тока, с плотностью тока на рабочей поверхности электрода обычно не превышающей 100 А/мм²^[3]. Время протекания тока обычно 0,5—3 секунды^[4]. Преимуществами мягких режимов являются меньшие потребляемые мощности, по сравнению с жесткими режимами; меньшие нагрузки сети; менее мощные и более дешевые сварочные машины, необходимые для производства точечной сварки; уменьшение закалки зоны сварки. Мягкие режимы применяют для сварки сталей, склонных к закалке.

Жесткий режим точечной сварки характеризуется малой продолжительностью времени сварки, бо́льшими, чем при мягком режиме, значениями силы тока и значительным сжимающим давлением электродов. Плотности тока достигают 120—300 А/мм² при сварке стали^[3]. Время протекания тока обычно 0,1—1,5 секунды^[4]. Давление электродов обычно принимают в пределах 3—8 кг/мм²^[3]. К недостаткам жестких режимов относятся повышенная мощность, потребляемая при сварке; значительные нагрузки сети; мощные сварочные машины. Преимущества — уменьшение времени сварки и повышение производительности. Жесткие режимы применяют при сварке алюминиевых и медных сплавов, с высокой теплопроводностью, деталей неравной толщины и разноименных деталей, а также высоколегированных сталей с целью сохранения коррозионной стойкости^[4].

Примечания

Ссылки

Точечная сварка металлов

Темы: Контактная сварка, Сварка стали, Сварка алюминия, Сварка меди.

На этой странице рассмотрена по отдельным технологическим операциям точечная сварка металлов : стали и её сплавов, алюминиевых, медных, магниевых, титановых сплавов.

Технологический процесс производства сварной конструкции состоит из следующих основных операций: изготовления заготовок и деталей; подготовки поверхности деталей под сварку; сборки и прихватки; собственно сварки ; правки и механической доработки; антикоррозионной зашиты и контроля качества. В зависимости от серийности производства, его технического уровня , ответственности узлов и условий их эксплуатации последовательность и число операций могут корректироваться и окончательно определяются рабочим технологическим процессом (маршрутной технологией и операционными картами) . Большинство из перечисленных операций являются типовыми, их включает и точечная сварка металлов, и шовная сварка, и рельефная сварка.

Другие страницы по теме

Точечная сварка металлов

:

Качество металла и точность изготовления заготовок и деталей существенно влияют на процесс образования и качество сварных соединений. Раскрой заготовок из листа осуществляется на гильотинных и дисковых ножницах, реже — в штампах или с использованием кислородной резки (для низкоуглеродистых сталей с содержанием до 0,25 % углерода и толщиной 2 … 6 мм) . Для механизированного раскроя листов из цветных металлов, высоколегированныхсталей и титана используют микроплазменную и лазерную резку, так как при этом достигаются наилучшие показатели скорости и качество реза . Заготовки из профильного проката нарезают пилами , прессножницами, реже кислородной резкой.

Формообразование деталей из листовой заготовки и профильного проката выполняют различными видами холодного деформирования (штамповкой, вытяжкой , выдавливанием, гибкой и т .п .) . Хрупкие металлы деформируют с подогревом . Детали, изготовленные резанием, должны иметь шероховатость поверхности не грубее Rz 20 п о ГОСТ 2789- 73. Реже в сварных узлах используют детали, изготовленные литьем и ковкой, при этом в металле заготовки должны отсутствовать дефекты типа трещин, пор, рыхлот , раковин и т.п.

Подготовку поверхностей деталей проводят для предупреждения и устранения вредных влияний оксидов и загрязнeний в междуэлектродной зоне нa процесс сварки и качество получаемого сварного соединения. Наличие загрязнений и поверхностных оксидных пленок в зоне сварки может вызвать:

• загрязнение сварного соединения неметаллическими включениями;
• образование раковин, пор и трещин в металле ядра и на поверхности деталей;
• недопустимые выплески металла из зоны сварки;
• подгар и подплавление поверхности деталей;
• повышение уровня нагрева электродов и, соответственно, снижение стойкости их рабочей части.

Прямым следствием указанных дефектов является понижение прочности и коррозионной стойкости соединения.

Выбор способа подготовки поверхности деталей зависит от марки свариваемого материала, исходного состояния поверхности заготовки, толщины металла и размера детали, а также от типа производства и требований к качеству соединений.

Двусторонняя подготовка поверхности деталей (общая или местная) включает в себя последовательно выполняемые операции:
1- обезжиривание,
2- механическую обработку или химическое травление,
3- пассивирование,
4 — нейтрализацию,
5 — промывку,
6 — сушку
7- контроль.

В большинстве случаев объективной характеристикой качества подготовки поверхности деталей под сварку является величина электросопротивления холодных деталей r_ээ (табл. 1). Сопротивление измеряется микроомметром или же методом амперметра-вольтметра, с использованием специального пресса или непосредственнo в электродах сварочной машины c изоляцией одного из электродов. Материaл электродов, форма, размеры иx рабочей поверхности, сила сжатия дoлжны соответствовать условиям сварки деталей данного типа. Измерение r_ээ и сравнение c допускаемыми значениями для разныx пар материалов (смотрите табл . 1) нужно выполнять на стадии отрабoтки технологии подготовки поверхности деталей.

Если случай сомнительный и возможны нарушения технологии подготовки деталей или условий их хранения после обработки, тоже проводят измерения.

Таблица 1. Химические способы подготовки поверхности деталей (по данным НИАТ).

Металл	Порядок основных операций обработки, состав и температура 1л водного раствора	Обработка после основной операции	Допустимое значение rээ, мкОм
Конструкционные низко- и среднелегированные и хромистые стали после термообработки	Обезжиривание Тринатрийфосфат, г . …. … . 40 .. .60 Кальцинированная сода , г .. 20.. .35 Едкий натр, г . … … . … .. ….. 30.. .50 Температура раствора, оС ..60.. .80	Промывка В горячей воде (45 . ..50оС ), затем в проточной холодной воде	800
	Травление Серная кислота, г …. .. … 125.. .250 Хлористый натрий, г . …. 20 .. .30 Присадка 4М, г . ..: … .. … . 5.. .8 Температура раствора, оС …………… 50… 60	Нейтрализация В водном растворе едкого натра или калия (50.. .70 г), при температуре (20.. .25оС)
Коррозионностойкие и жаропрочные стали, никелевые сплавы	Обезжиривание Тринатрийфосфат, г . . … .. . . 50.. .70 Жидкое стекло, г . . … . … . … 25 .. .30 Жидкое мыло, г .. .. .. .. .. .. … 3. ..5 Температура раствора, оС .. 50.. .60	Промывка В горячей воде (40 …50оС) , затем в проточной холодной воде	1000
Коррозионностойкие и жаропрочные стали, никелевые сплавы	Рыхление окалины Едкий натр, г…….. 700-800 Азотнокислый натрий, г………. 200-300 Температура раствора, оС …. 60 80	Промывка В горячей воде (40 … 50оС)	1000
	Травление Серная кислота, г: 70-100 Соляная кислота, г : 180-220 Азотная кислота , г: 10-20 Температура раствора , оС: 50-70
Титановые сплавы после термообработки	Травление Соляная кислота , г: 300-350 Азотная кислота, г: 50-90 Фтористый натрий , г: 40-60 Температура раствора, оС: 40-50		1500
Медные сплавы (латунь , бронза)	Обезжиривание Едкий натр, г :15-25 Кальцинированная сода, г: 15-25 Тринатрий фосфат, г : 15-25 Температура раствора, оС: 40-50	Промывка В горячей воде (40.. .50оС), затем в проточной холодной воде	300
	Травление Серная кислота, г: 100. .. 150 Температура раствора, оС: 40-50	Промывка В проточной холодной воде
	Пассивирование Хромовый ангидрид, г: 100-120 Серная кислота, г: 2-5 Температура раствора, оС: 15 20
Алюминиевые сплавы (типа АМц и АМг)	Травление Едкий натр, г: 4-6 Температура раствора, оС: 35-50	Промывка В горячей воде (30 .. .50оС) , затем в проточной холодной воде	100
	Осветление Азотная кислота, г: 200-300 Температура раствора, оС: 15-30	Промывка В проточной холодной воде
Алюминиевые сплавы (типа АМц и АМг)	Травление с пассивированием Ортофосфорная кислота, г : 50-120 Калиевый (натриевый) хромпик, г : 0,5-1,4 Температура раствора, оС: 25-35	Промывка В проточной холодной воде	100
Магниевые сплавы	Обезжиривание Тринатрийфосфат, г : 40 — 60 Едкий натр, г : 10-25 Жидкое стекло, г : 20-30 Температура раствора, оС: 80-90	Промывка В горячей воде (35 . ..50 О С ) , затем в проточной холодной воде	140
	Снятие старого хроматного покрыгия Едкий натр, г : 300-400 Температура раствора, оС: 70-90	Нейтрализация В растворе х ромового ангидрида
	Травление Азотная кислота, г : 40-60 Температура раствора,оС: 15-25	Промывка В проточной холодной воде
	Пассивирование Хромовый ангидрид, г: 200-250 Температура раствора,оС: 8-25	Промывка В горячей воде (35 .. .50оС), затем в проточной холодной воде

На производстве используют механическую и химическую обработку поверхности деталей, в некоторых случаях (для жаропрочных сплавов) применяют их комбинированное сочетание.

Химические способы подготовки обладают особенной эффективностью в массовом и крупносерийном производстве ответственных деталей, т.к. они позволяют получить чистыe и малоактивные поверхности c низким значением контактных сопротивлений практичеcки для любых металлов и сплавов. Химическая обработка поверхности деталей проводится в соответствии с производствен ной инструкцией и технологической документацией , которые регламентируют последовательность операций , состав растворов, их температуру и продолжительность каждой операции (см. табл. 1).

Механическую подготовку поверхности про водят дробеструйной (или пескоструйной) обработкой или зачисткой металлощётками и абразивными кругами. Дробеструйная обработка выполняется при наличии нa деталях прочной оксидной пленки или слоя окалины.

Детали из титановых сплавов и стали обрабатываются металлической дробью, а магниевые и алюминиевые — стеклянными шариками. Остатки дрoби и продуктов обработки удаляются с нахлестки деталей салфеткой, смоченнoй в растворителе, или обдуваются сухим воздухом.

Зачистку металлическими вращающимися щетками и абразивными кругами на вулканитовой основе или войлочными кругами с абразивом чаще всего применяют для сталей (в том числе для жаропрочных , высокопрочных и жаростойких сплавов). Алюминиевые и магниевые сплавы подвергают местной очистке быстровращающейся стальной щеткой или мелким наждачным полотном (шкуркой) с ограничением силы прижатия зачистного инструмента, чтобы избежать глубоких повреждений поверхности металла . Однако сроки хранения деталей до сварки не должны быть >2…3 ч после обработки, из-за высокой химической активности свежезачищенной поверхности.

Поверхность деталей, подготовленных под точечную сварку, в процессе хранения, сборки и сварки следует предохранять от загрязнения и пыли.

При точечной сварке металлов, которые подвержены интенсивной коррозии во время эксплуатации или в результатe попадания в зазор реактивов, применяемыx пpи антикоррозионной обработке сварного узла, внутрeнняя поверхность нахлестки деталей дoлжна быть защищена электропроводящими лаками, грунтaми и клеями. При этом нужно пользоваться специальными отраслевыми инструкциями o порядке приготовления, нанесeния, контроля и срокаx засыхания герметиков. Герметики и грунт обычно наносят во врeмя окончательной сборки, перeд прихваткой. Нужно исключить попадание этих покpытий в контакты электрод-деталь. Рeкомендуется точечную сварку металлов по грунтам проводить пpи увеличенной силе сжатия электродов (нa ~20 %) нa жестких режимах сварки.

Основная задача сборки заключается в обеспечении необходимой точности взаимного расположения деталей, входящих в свариваемый узел, в соответствии с требованиями и правилами, изложенными в конструкторскотехнологической документации на сборкусварку. В общем случае в зависимости от сложности узла и точности изготовления деталей подготовка к точечной сварке состоит из следующих последовательно выполняемых операций: предварительной сборки и подгонки, подготовки поверхности, окончательной сборки и прихватки. При сварке изделий, детали которых не требуют подгонки и полностью взаимозаменяются, предварительная сборка не нужна . Собранный узел проверяется контролером, разбирается и комплектно поступает на подготовку поверхности деталей под сварку.

Требуемая точность сопряжения деталей обеспечиваетcя при сборке по разметке c применением шаблонов, съемных болтoв, фиксаторов, упоров, струбцин. Сложные узлы собираются в специализированных сборочносварочных кондукторaх . Конструктивные особенноcти и требования, предъявляемыe к сборочной оснастке, зависят oт принятой на производствe технологической схемы сборочносварочных операций, серийности продукции. С позиции обеспечения качества сварки особое внимание должно быть обращено на уменьшение зазоров между деталями. При больших и нестабильных по величине зазорах увеличивается деформация сваренного узла и снижается стабильность качества сварки из-за колебания фактической силы сжатия в зоне сварки . Чем жестче детали и узел, тем точнее должны быть детали и их сборка. Допускаемые зазоры зависят также от режимов сварки и шага прихватки. Напримeр, пpи точечной сварке деталей из стали толщиной 1 мм после их сборки и прихватки зазоры должны быть 0,4 мм нa длине 100 мм и 1,2 мм нa длине 300 мм. Для тoлщины 3мм эти значения уменьшаютcя соответственно дo 0,3мм и 0,9 мм. В общем случае для листовых конструкций толщиной до 1 мм зазоры между деталям и в местах сварки должны выбираться нажатием руки (сила 10 даН), а для более жестких узлов устраняться силой, не превышающей 10% силы сжатия электродов при сварке.

Прихватка собранных деталей должна обеспечить полное закрепление деталей с сохранением основных размеров свариваемого узла после выемки его из приспособления и снятия фиксаторов.

Число прихваточных точек, расстояние мeжду ними и порядок прихватки нужно предусматривать в технологических картах, чтобы получить наименьшее коробление изделия. Шаг прихватки зависит oт марки сплава, толщины, общей жесткости узла, точности подгoнки деталей. Чeм больше жесткость деталей и меньшe зазоры при сборке, тeм больше можeт быть шаг прихватки. Под точечную сварку шаг прихваточных точек 100…300 мм. Шаг прихватки под шовную сварку во избежание коробления материала уменьшают до 30 …80 мм.

Места постановки прихваточных точек размечают мерительными инструментами или задают программно в схеме управления траекторией движения сварочного робота вдоль оси шва. Под точечную сварку детали прихватывают по линии шва на тех же режимах, на которых выполняется сама точечная сварка металлов. Детали, соединяемые шовной сваркой, прихватывают по осевой линии шва на режимах со сниженной на 10. ..15 % силой тока.

Последовательность сварки точек в узле устанавливают так, чтобы сварить все точки при минимальном шунтировании тока и возможно меньших сварочных деформациях . Протяженные швы прихватывают от центра к краям попеременно: начинается точечная сварка металлов с участков повышенной жесткости (вблизи ребер жесткости, на закруглениях и т .д.). Обечайки прихватывают попеременно точками, расположенными диаметрально противоположно. После при хватки остальные точки желательно сваривать подряд.

Простые узлы, зафиксированные пo сборочным отверстиям в приспособлениях , обычнo сваривают без прихватки нo стационарных машинах. Послe постанoвки точек прихватки сварные узлы дoлжны контролироваться. Проверяют основные размеры узла, соответствиe постанoвки точек прихватки технологическим картам, качествo этих точек, величина зазора между деталями.

Точечная сварка металлов в сварочном каталоге:

• < Контактная стыковая сварка оплавлением
• Точечная сварка >

Контактная, точечная сварка металла: цена, услуги в Москве

Одним из видов соединения металлических конструкций является точечная сварка. Это разновидность контактного способа, основанная на передаче на электрод сжимающего усилия в точках соединения.

Завод Металлоизделий «Новаметалл» предлагает услуги электросварка металла, конструкций любой сложности. Чтобы оставить заявку, пишите на почту [email protected] или звоните по телефону: 8 (800) 777-19-60.

Контактное соединение деталей точечным методом может осуществляться одновременно в нескольких местах. Структура сварных точек зависит от нескольких факторов:

• форма и размеры поверхности контакта;
• сила тока, подводимого к электроду;
• величина усилия сжатия;
• время протекания тока.

За минуту работы сварочного агрегата можно произвести сварку конструкций в 600 точках. Таким способом осуществляется сваривание деталей размерами от 0,02 мкм до 20 мм. Контактная сварка листового металла и штампованных деталей широко распространена в автомобилестроении, судостроительной промышленности, производстве авиационной техники, сельском хозяйстве.

Особенности технологии точечной сварки

Сборка конструкций, которые соединяются контактной сваркой, осуществляется внахлёст. На зажатое между двух медных электродов место сварки подаётся электрический ток. Тепловой импульс приводит к нагреву рабочей поверхности и появлению расплавленного ядра. Время нагрева ограничено достижением внешним слоем металла состояния пластичности. Усилие сжатия после отключения токопроводящей сети необходимо сохранять до завершения процесса кристаллизации металла.

Результат – появление литой точки. По расположению проволоки процесс делится на два вида:

1. Односторонний – когда ток распределяется между верхней и нижней деталями свариваемой конструкции.
2. Двусторонний – когда заготовки зажимаются электродами с обеих сторон.

Второй тип соединения позволяет обрабатывать одновременно сразу несколько точек на двух деталях конструкции.

Надёжное соединение получается при использовании мягкого режима. Для достижения симметричности сварного ядра следует одновременно с увеличением температуры нагрева обеспечивать снижение степени теплоотведения в металл путём выбора материала проволоки с малой теплопроводностью.

Услуги по контактной, точечной сварке металла в Москве

Используя современное сварочное оборудование и имея в штате опытных сварщиков, мы готовы взяться за работу любой сложности.  При выполнении заказа мы обязательно учитываем:

• свойства сварочного тока;
• характер поверхности свариваемых элементов;
• тип электродов;
• силe сжатия;
• время, в течение которого ток проходит через детали.

Мы оказываем полный комплекс услуг по обработке металла. Более подробную информацию по услуге, ценам Вы можете получить по номеру 8 (800) 777-19-60.

Точечная контактная сварка — Точечная сварка

Процесс точечной сварки

После включения ток проходит от одного электрода к другому через металл деталей и разогревает металл больше всего в месте соприкосновения деталей. Разогрев поверхности металла под электродами при правильно проводимом процессе незначителен, так как контакт электрод — изделие имеет сравнительно небольшое сопротивление вследствие мягкости и высокой электропроводности электродного металла, а сам электрод интенсивно охлаждается проточной водой. Прохождение тока вызывает разогрев и расплавление металла в зоне сварки, создающее ядро сварной точки, имеющее чечевицеобразную форму (см рис.). Диаметр ядра сварной точки в обычных случаях имеет величину 4-12 мм.

Точечная сварка без расплавления металла ядра точки хотя и возможна (на низкоуглеродистой стали), но недостаточно надежна и потому на практике почти не применяется. Сварка металлов, обладающих плохой свариваемостью в пластическом состоянии, возможна только при достаточном расплавлении металла в ядре точки.

Точечная сварка представляет собой своеобразный процесс, в котором сочетается расплавление металла и получение литой структуры сварного соединения с использованием значительного осадочного давления. Давление должно быть достаточным для преодоления жесткости изделия и осуществления необходимой пластической деформации, обеспечивающей соответствующую прочность сварной точки. Необходимое давление быстро возрастает с увеличением толщины свариваемого металла. Давление осадки полностью передается электродами, имеющими небольшую рабочую поверхность, несущую значительную тепловую и электрическую нагрузку. При значительной толщине основного металла нагрузка электродов настолько велика, что срок их службы быстро сокращается. Поэтому точечная сварка применяется главным образом для металла небольшой толщины, не свыше 5-6 мм. Диаметр ядра определяет в основном прочность точки и зависит от диаметра рабочей поверхности электрода, толщины листов, давления, силы тока и времени его прохождения. При неправильно подобранном режиме сварки может не произойти достаточного плавления металла и точка получится непроваренной. Когда ядро расплавляется, прилегающая к нему по окружности зона металла находится в пластическом состоянии, плотно сжимаемая давлением электродов. Давление создает уплотняющее кольцо пластичного металла, удерживающее жидкий металл ядра. При недостаточном давлении уплотняющее кольцо не может удержать жидкий металл ядра и происходит внутренний выплеск металла в зазор между листами.

С увеличением времени прохождения тока диаметр и высота ядра растут. Чрезмерное увеличение размеров ядра ослабляет его оболочку из нагретого твердого металла и происходит сильное вмятие металла под электродами, ведущее к наружному выплеску жидкого металла и снижению прочности точки. После выключения тока начинается охлаждение и затвердевание расплавленного ядра точки.

Кристаллизация жидкого металла происходит от поверхности ядра к его середине. В результате ядро имеет столбчатую дендритную структуру.

При охлаждении и затвердевании объем расплавленного металла ядра уменьшается. В результате в центральной части ядра может образоваться усадочная раковина, пористость и рыхлость металла. Чем толще металл, тем сильнее неблагоприятное влияние усадки и тем больше вероятность образования дефектов. Наиболее надежным способом борьбы с ними является повышение рабочего давления, а также переход на циклы сварки с проковкой.

Обычно в сварном соединении располагается несколько точек, поэтому при сварке приходится считаться с утечкой тока через ранее сваренные точки, шунтирующие точку, подлежащую сварке. Наличие ранее сваренных точек вызывает также уменьшение полезного давления электродов на свариваемую точку, так как часть этого давления воспринимается ранее сваренными точками. Поэтому при сварке нескольких близко расположенных точек средняя прочность точки получается ниже, чем при сварке отдельной точки. Самой прочной точкой в узле обычно является первая.

Для точечной сварки загрязнения поверхности металла в зоне сварки должны быть предварительно тщательно удалены щетками, травлением в кислотах, опескоструиванием и т. д. Сборка под точечную сварку должна как можно точнее обеспечивать плотное прилегание деталей до сварки. Наличие зазора между деталями поглощает значительную часть давления электродов на деформацию деталей до плотного соприкосновения, действительное осадочное давление на точку становится недостаточным и получается разброс прочности точек. Требования к точности сборки повышаются с увеличением толщины листов.

Различают так называемые мягкие и жесткие режимы точечной сварки. При мягких режимах пользуются умеренными силами тока, плотность тока на рабочей поверхности электрода обычно не превышает 100 а/мм2. Для жестких режимов плотности тока доходят при сварке стали до 120-300 а/мм2.

Мягкие режимы характеризуются большей продолжительностью времени сварки, более плавным нагревом, уменьшенной мощностью сварки. К преимуществам мягких режимов относятся уменьшение мощности, потребляемой из сети, уменьшение нагрузки сети, понижение мощности и стоимости необходимых контактных машин, уменьшение закалки зоны сварки. Жесткие режимы требуют машин повышенной мощности, увеличивают максимальную загрузку сети. К преимуществам жестких режимов сварки относятся уменьшение времени сварки, повышение производительности. Давление электродов обычно принимают в пределах 3-8 кГ/мм2.

Неправильно установленный режим сварки или нарушение технологических требований может привести к разнообразным дефектам точечной сварки. Наиболее опасным дефектом является непровар, характеризующийся отсутствием литого ядра точки или малыми его размерами. Опасность непровара увеличивается тем, что он не всегда надежно обнаруживается внешним осмотром изделий при приемке. Могут встречаться также такие дефекты, как подплавление поверхности и прожог металла, глубокие вмятины на поверхности металла, раковины и пористость литого ядра.

Точечной сваркой соединяются главным образом детали из низкоуглеродистой стали, обладающей отличной свариваемостью. Легированные стали, склонные к закалке, а также стали с повышенным содержанием углерода следует сваривать на мягких режимах. При сварке на жестких режимах ядро точки и окружающая зона влияния сильно закаливаются и обнаруживают повышенную склонность к образованию трещин. Стали повышенной прочности требуют увеличения рабочего давления при сварке.

После сварки иногда необходима термообработка изделия для снятия внутренних напряжений, создаваемых процессом сварки, или для улучшения структуры металла, главным образом для уничтожения особенно опасной структуры мартенсита. Обычно термообработка сводится к высокому отпуску. Часто последующая термообработка повторным пропусканием тока возможна непосредственно в точечной машине тотчас после окончания сварки точки.

Хорошо сваривается аустенитная нержавеющая хромоникелевая сталь типа 18-8. Для уменьшения распада аустенита и выпадения карбидов сварку ведут на жестких режимах, с минимально возможным временем сварки. Применяются высокие давления, требующие электродов из особо прочных сплавов. Время сварки сокращается до 0,01 сек на одну точку для тонкого материала. Возможна точечная сварка алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов. Вследствие высокой тепло- и электропроводности алюминия для его точечной сварки необходима большая плотность тока на электродах, достигающая в некоторых случаях 1000-1500 А/мм2. При этом частицы алюминия легко прилипают к электродам, а частицы меди электродов прилипают к алюминиевым листам. Для уменьшения прилипания необходима тщательная зачистка поверхностей листов и рабочей поверхности электродов. Сплавы алюминия обычно свариваются несколько лучше технически чистого алюминия вследствие повышенного электрического сопротивления.

Стационарные машины контактной точечной сварки переменного тока TECNA 4640E (Италия)

Проковка зоны формирования соединения при точечной контактной сварке Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики — 2015. Том 1

УДК 621.791.763

ПРОКОВКА ЗОНЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ

КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ

С. А. Чебурашкин, М. П. Скворцов Научный руководитель — С. Н. Козловский

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Проведенные исследования позволили установить влияние параметров приложения ковочного усилия на пластическую деформацию металла в зоне сварки.

Ключевые слова: точечная контактная сварка, поры, раковины, трещины, проковка соединения, пластическая деформация.

FORGING OF THE ZONE OF FORMATION OF CONNECTION AT POINT CONTACT WELDING

S. A. Cheburashkin, M. P. Skvortsov Scientific supervisor — S. N. Kozlovskiy

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The conducted researches allowed establishing influence of application settings of forging effort to a plastic strain of metal in a welding zone.

Keywords: point contact welding, pores, sinks, cracks, connection forging, plastic strain.

При точечной контактной сварке (ТКС) после окончания импульса сварочного тока при охлаждении сварных соединений в них возможно образование ряда дефектов, общим признаком которых является образование несплошностей: пор, раковин, наружных и внутренних трещин [1].

Предупреждение образования дефектов усадочного характера при ТКС в основном осуществляются технологическими приемами, которые увеличивают объемную пластическую деформацию металла в зоне сварки, в частности, увеличением усилия сжатия электродов при его охлаждении (приложение ковочного усилия Fk в момент окончания импульса тока) [2]. При этом его величину (Fk ~ 2…2,5FCB) и момент приложения обычно подбирают экспериментально [3]. Проведенные исследования показали, что на устойчивость процесса против образования дефектов усадочного характера существенно влияет не только момент приложения ковочного усилия и его величина, но и скорость увеличения усилия сжатия электродов от сварочной FCB до ковочной FK его величины (см. рисунок).

Так, например, при сварке с изменением усилия сжатия электродов по базовой программе (показано сплошной линией на рисунке б) ковочное усилие прикладывалось в момент после окончания времени действия tCB импульса сварочного тока 1СВ (~ на 0,01 с точка а) на этапе tnp проковки зоны формирования соединения. Если увеличение ковочного усилия Fk производилось по базовому режиму (сплошная линия 1 на рисунке б) при конечной его величине FK = 19,5 кН, а также с другими скоростями увеличения ковочного усилия между кривыми 2-3 и моментами его приложения после импульса тока между точками b-а, когда конечного значения оно достигало в диапазоне Б, несплошности в сварном соединении отсутствовали (см. рисунок, а).

В случаях ТКС, когда ковочное усилие Fk увеличивалось с меньшей скоростью между кривыми 2 и 5 и своих конечных значений достигало в диапазоне В, в сварных соединениях обнаруживались поры или трещины, а также в некоторых случаях и оба этих дефекта.

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»

— ¥к ______1____ = 24 кН _________д. _____________ А Дефектов нет I-

¥к = 21 кН Выплески, — вмятины выше — — Поры, трещи ны

¥к = 19,5 кН нормы Б 1

1 . |

0 0,04 0,08 0,12 0,16 с

а

Рис. 1. Влияние скорости роста и величины ковочного усилия (а) при точечной сварке по циклу с проковкой соединения (б): АМг6, 2 + 2 мм; 1СВ = 51 кА; ¥Св = 8,5 кН; С = 0,1 с; 1СВ — сварочный ток; ¥Св — сварочное усилие сжатия электродов; ¥К — ковочная величина усилия сжатия электродов; С — длительность импульса сварочного тока; а, Ь и с — моменты начала увеличения

усилия при проковке соединения

Неблагоприятно сказывается на качестве сварных соединений и чрезвычайно высокая скорость увеличения ¥К, а также смещение момента его приложения в область действия импульса сварочного тока 1СВ. Так, если скорость увеличения ¥К изменялась между кривыми 3 и 4, а тем более, при такой высокой скорости увеличения ¥К, когда момент приложения ковочного усилия смещался в зону действия 1СВ (точка с), в диапазоне А всегда наблюдались большие вмятины и зазоры в нахлестке, а также часто наблюдалось образование пассивных внутренних конечных выплесков, раковин или трещин.

Таким образом, оптимизация процесса пластической деформации на стадии проковки позволяет повысить качество сварных соединений за счет предотвращения образования пор, трещин и уменьшения вмятин от электродов.

Библиографические ссылки

1. Контроль точечной и роликовой электросварки / Б. Д. Орлов, П. Л. Чулошников, В. Е. Вер-денский, А. Л. Марченко. М. : Машиностроение, 1973. 304 с.

2. Козловский С. Н. Основы теории и технологии программированных режимов контактной точечной сварки / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2006. 259 с.

3. Чулошников П. Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. М. : Машиностроение, 1974. 232 с.

© Чебурашкин С. А., Скворцов М. П., 2015

Resistance Spot — обзор

Interface Force-Based Stress Intensity Factors

Существует потребность в нечувствительном к сетке решении для факторов интенсивности напряжений в точечной сварке применительно к автомобильным конструкциям, которые имеют большое количество точечных сварных швов. Распространенной практикой в ​​анализе методом конечных элементов (FEA) является моделирование точечных сварных швов с балочными элементами, которые соединяют два листовых металла, моделируемых элементами оболочки, без уточнения сетки. Силы и моменты на границе раздела в балочных элементах используются для расчета структурных напряжений вокруг точечной сварки.

Было разработано множество методологий (Maddox, 1992; Rupp, Grubisic, & Buxbaum, 1994; Swellam, 1991; Swellam et al., 1992) для оценки структурных напряжений на основе сил и моментов на границе раздела фаз. Например, Swellam et al. (1992) предложили параметр усталостного повреждения (K _i ) на основе концепции линейной упругой механики разрушения. Они предположили, что точечное сварное соединение состоит из двух полупространств, соединенных круговой областью под действием комбинированной нормальной силы вне плоскости, силы сдвига в плоскости и изгибающего момента в плоскости.

Контактная точечная сварка подвергается сочетанию нагрузок режима I и режима II, и коэффициенты интенсивности напряжений на краю ядра точечной сварки выражаются (Tada et al. , 1985) как:

(11,7) KI = 2Fzdπd + 62Mx2 + My2d2πd

(11,8) KII = 2Fx2 + Fy2dπd

, где

F _x и F _y = силы сопряжения в плоскости

M y = моменты сопряжения в плоскости

d = диаметр сварного шва

Эквивалентный коэффициент интенсивности напряжений получается путем линейной суперпозиции, как показано в этом уравнении:

(11.9) KIeq = KI2 + β1KII2G.

Здесь K _{I eq} — эквивалентный коэффициент интенсивности напряжений для режима I, а β ₁ — это константа материала, которую можно определить, свернув данные об общей усталостной долговечности для единственного варианта нагружения в режиме I и комбинированного Вариант нагружения I и II. Геометрический поправочный коэффициент (G):

(11,10) G = 8Wt2d3 (9t2d2 + 1)

, где

W = ширина образца

t = толщина листового металла

A теоретическая оценка коэффициента интенсивности напряжений для геометрического эффекта была дана Zhang (1997, 1999a).Например, коэффициент интенсивности напряжений при точечной сварке равен:

(11,11) KI = 3Fx2 + Fy22π⋅dt + 52Fz3π⋅dt + 23Mx2 + My2πdtt

(11,12) KII = 2Fx2 + Fy2πdt

(11,13) KIII = 2Fx2 + Fy2πdt + 22Mzπd2t

, где

M _z = момент границы раздела вне плоскости

Коэффициенты интенсивности напряжений, указанные в уравнениях (11.11), (11.12) и (11.13) — максимальные значения на кромке точечного шва; для точечной сварки с неодинаковой толщиной листа меньшая толщина предлагается в качестве грубого приближения.Эквивалентная интенсивность напряжений (K _eq ) может быть получена для комбинированных воздействий K _I , K _II и K _III :

(11,14) KI, eq = KI2 + β1KII2 + β2KIII2

где

β ₂ = параметр материала для корреляции данных усталости в режиме K _III с данными усталости в режиме K _I

С точки зрения корреляции эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения режима I с усталостной долговечностью, Swellam et al. (1992) предложили новый параметр усталостного повреждения (K _i ) для учета эффекта соотношения нагрузок следующим образом:

(11,15) Ki = KI, eq, max × (1-R) ​​bo.

Здесь K _{I, eq, max} — эквивалентный коэффициент интенсивности напряжения режима I при максимальной приложенной нагрузке, а R — коэффициент нагрузки, определяемый как отношение минимальной нагрузки к максимальной. А b _o — показатель отношения нагрузки, чтобы представить лучшую корреляцию между общим усталостным ресурсом и K _i в логарифмической шкале.Если тестовые данные недоступны, установите значение по умолчанию b _o = 0,85.

Тогда параметр усталостного повреждения и зависимость срока службы могут быть получены на основе графика с использованием метода наименьших квадратов, как показано:

(11,16) Ki = A (Nf) h

, где

A и h = константы из аппроксимации кривой для данных испытаний на усталость

Для истории пропорциональной нагрузки переменной амплитуды на сварной шов метод подсчета циклов одноосного дождевого потока можно использовать для подсчета количества циклов на сдвиг в плоскости или вне — предыстория нормального нагружения в плоскости, которая отвечает за максимальный эквивалентный коэффициент интенсивности напряжения режима I, и для расчета результирующего усталостного повреждения на основе каждого K _{I, eq, max} и количества извлеченных циклов.

Когда контактная сварка достигает точки

Известная как признанный лидер на рынке роботизированной сварки, Yaskawa не новичок в тонкостях автоматизации дуговой сварки. Надежный и надежный процесс дуговой сварки с использованием промышленных роботов эволюционировал за последние несколько десятилетий, эффективно удовлетворяя разнообразные производственные потребности. Хотя этот общий метод соединения металлических частей вместе создает невероятно прочные детали с множеством гибких возможностей, он также имеет свои компромиссы.

Нельзя обойти стороной тот факт, что автоматизация дуговой сварки использует много расходных материалов, таких как проволока и газ. Несмотря на то, что этот тип клеевого соединения является эффективным, он выводит на новый уровень потенциально опасный материал наряду с продолжающимися расходами на расходные материалы. Кроме того, процесс роботизированной дуговой сварки создает очень высокий уровень ультрафиолетовых лучей, что требует определенных мер безопасности.

Эти причины, помимо потенциально длительного времени цикла и требований к толщине металла, заставляют задуматься о том, может ли быть лучший метод сварки для определенных задач.

Точечная сварка
Наполеон Хилл, один из первых торговцев мотивацией середины 1900-х годов, говорил: «Из сопротивления рождается сила». Эта поговорка, возможно, не принесла никому так быстро, как обещал Хилл, но в сегодняшней сварке много правды.

Контактная сварка, а именно «точечная сварка», уже много лет является популярным решением для соединения металлов для автомобильных и других производителей. Осуществляется путем пропускания электрического тока между слоями металла при приложении давления, этот метод создает прочную металлическую связь, называемую «самородком», в момент выполнения.Его также можно модифицировать, используя электроды в форме колеса, которые проходят вдоль шва для получения более длинного сварного шва. Хотя этот метод прост по своей природе, он дает определенные приложения с большими преимуществами:

Экономичный
Поскольку при точечной сварке не используются присадочный металл или защитный газ, стоимость сварного шва и вес быстро снижаются за счет ограничения расходных материалов. И наоборот, при дуговой сварке расходуются сопла и наконечники горелок. При контактной сварке у точечного пистолета будут наконечники, которые можно заправить, чтобы восстановить их несколько раз, прежде чем их нужно будет заменить.

Обычно детали, используемые для точечной сварки, штампуются, что обычно более доступно, чем обработанные детали. Использование штампованных деталей также добавляет еще один уровень согласованности в процесс, способствуя экономии затрат. Стоимость систем дуговой и точечной сварки довольно сравнима, но обе они намного дешевле, чем альтернативные лазерные.

Безопаснее
Методы дуговой сварки, такие как сварка MIG или TIG, создают большое количество ультрафиолетового излучения, которое повреждает кожу и глаза.Пользователи должны защищаться от этого с помощью средств защиты глаз, например, сварочного кожуха. Дуговые завесы вокруг сварщиков и роботов считаются вторичной защитой, и на них не следует полагаться для обеспечения полной безопасности при наблюдении за сварным швом в действии.

Хотя при точечной сварке образуется некоторое количество искр, они намного меньше, чем при сварке MIG, которая потенциально может прожечь отверстия в некоторых материалах. В целом, меры защиты можно упростить, так как не нужно уменьшать вспышку дуги, а также контролировать такое же количество искр и брызг.

Очиститель
При точечной сварке по своей природе гораздо меньше сварочных брызг, которые могут загрязнить отделку детали и пол рабочей камеры. Точно так же резко сокращается количество дыма, а также сводится к минимуму задымление. С другой стороны, брызги дуговой сварки могут вызвать проблемы с внешним видом детали или иметь дело со страшными «ягодами сварки», которые могут вечно дребезжать в закрытой детали.

Эстетика при точечной сварке остается неизменной и чистой, тогда как при дуговой сварке создание красивого сварного шва порой может быть сложной задачей.Все детали, сваренные точечной сваркой, являются двухслойными, и сварной шов по существу скрыт внутри корпуса детали, а не образует хорошо заметный шов.

Кроме того, сварочный таймер будет сопоставим по размеру и требованиям к подключению с источником питания для дуговой сварки. Тем не менее, цилиндр с проволокой и кабелепровод внутри рабочей ячейки больше не понадобятся, а грязную развертку иногда можно заменить приспособлением для наконечника для точечного пистолета.

Согласованный
Детали, сваренные точечной сваркой, подвергаются меньшей деформации из-за меньшего тепловложения и имеют очень высокую повторяемость.Детали также обычно имеют меньший вес, так как они могут быть полыми после соединения двух штампованных деталей. Металлургия присадочного металла не требует рассмотрения, что делает процесс для разнородных деталей относительно похожим.

Быстрее
Типичное время сжатия при точечной сварке занимает всего короткую долю секунды, и робот может очень быстро перемещаться с места на место. Не требуется подготовка поверхности, к которой может быть чувствительна дуговая сварка. Скорость движения горелки MIG ограничена присадочным металлом, подводимой теплотой и другими параметрами.Хотя некоторые процессы ручной дуговой сварки может быть очень сложно автоматизировать в зависимости от доступности и размера детали, почти каждое применение точечной сварки можно автоматизировать. В целом возможное время изготовления детали можно сократить почти вдвое с помощью метода точечной сварки.

Проблемы
Самая большая проблема при точечной сварке заключается в том, что свариваемая деталь должна быть рассчитана на точечную сварку, чтобы точечный пистолет имел удобный доступ к обеим сторонам детали для подачи надлежащего тока и давления.Точно так же толщина металла обычно ограничивается примерно 3 мм на лист.

Некоторые детали никогда не подходят для точечной сварки, в зависимости от их толщины и требуемой прочности на сдвиг. Кроме того, части, которые должны быть полностью герметизированы (резервуары для жидкости, детали под давлением и т. Д.), Нельзя сваривать точечной сваркой. Иногда клей и герметик могут способствовать повышению жесткости и прочности детали, но это добавляет дополнительный этап в процесс.

Точечная сварка требует иного опыта, чем дуговая сварка, хотя в целом она проще.Но, несмотря на интеллектуальность современного программного обеспечения для роботов, оно не может заменить конструкцию и исполнение, которые должным образом обученный инженер-сварщик может предложить с любой системой.

Сводка
Для деталей большого объема, которые можно штамповать, точечная сварка может быть идеальным решением. Это может снизить стоимость, вес и время цикла, одновременно повышая безопасность, единообразие, эстетику и чистоту с помощью надлежащей системы. Это еще один инструмент автоматизации в пресловутом арсенале инструментов для повышения конкурентоспособности и завоевания будущего!

Точечная контактная сварка

Процесс сварки прост, энергоэффективен и не требует использования защитных газов или присадочных металлов.Неудивительно, что это один из самых рентабельных процессов присоединения в мире. При контактной точечной сварке используется ток, который передается на заготовку через электрод с высокой проводимостью и низким тепловым сопротивлением. Возникающая сила прилагается к заготовке: соединяемые пластины нагреваются в точках контакта до достижения желаемого диаметра сварного шва, в результате чего заготовки сливаются друг с другом.

КАКОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ?

Примерно 80 процентов времени точечная контактная сварка используется для стандартных сталей.Заметная тенденция к облегчению конструкции — меньшая масса ведет к более низкому потреблению энергии и меньшим выбросам CO2 — означает, что требования, предъявляемые к технологии соединения, растут. Эта тенденция также означает, что автомобильная промышленность, которая составляет около 85 процентов мирового рынка точечной контактной сварки, использует все большее количество алюминия. Сварка алюминия представляет собой серьезную проблему, и свойства сварного шва значительно отличаются от свойств стали. В то время как сталь плавится при температуре около 1500 градусов по Цельсию, оксидный слой, покрывающий алюминий, плавится только при температуре около 2000 градусов по Цельсию.Сам алюминий плавится при температуре около 650 градусов по Цельсию. Точечная сварка сопротивлением также используется в железнодорожной, аэрокосмической и авиационной отраслях. В портфолио Fronius имеется ряд различных систем контактной точечной сварки: DeltaSpot с ленточным электродом и DeltaCon, обычная система точечной сварки.

ОБЗОР ПРЕИМУЩЕСТВ

Там, где требуются особые требования к поверхности, малое разбрызгивание и рентабельные соединения, системы контактной точечной сварки от Fronius являются идеальным решением.Система точечной сварки DeltaSpot с непрерывной технологической лентой — это уникальная глобальная инновация, гарантирующая неизменно высокое качество в каждой точке. Это особенно важно для автомобильной промышленности, поскольку на автомобиле обычно имеется от 4 000 до 5 500 сварных точек. С DeltaSpot можно производить от 4000 до 7000 точек без перерыва и с постоянным качеством поверхности. Кроме того, технологическая лента защищает электрод от захвата, износа и загрязнения.Это экономит пользователю много времени и дополнительных усилий. Обычные пистолеты имеют тенденцию к скольжению электрода, что приводит к потере качества. Этому противодействует высокая жесткость DeltaCon, а проскальзывание электрода ограничено до 0,85 миллиметра. Благодаря этой жесткости и усовершенствованному сварочному контроллеру Fronius можно продлить срок службы электродов при неизменно высоком уровне качества.

Высокая производительность при низких затратах — решающий аргумент в пользу точечной контактной сварки.Недаром процесс сварки является наиболее часто используемым методом соединения тонких листов на рынке. Главный драйвер этого — автомобильная промышленность. Помимо наиболее известных секторов, Fronius открыла для себя новые отрасли, которые также извлекают выгоду из этого проверенного процесса объединения, например, производство систем распределения энергии и лифтов. В результате область применения контактной точечной сварки, безусловно, будет продолжать расти.

Контактная точечная сварка алюминия переходит на производственную линию

Компания Georg Fischer Automotive использует инновационный процесс контактной точечной сварки от Fronius для соединения литых под давлением алюминиевых деталей в дверной раме автомобиля на Porsche Panamera.

На каждую дверь автомобиля профессионалы GF приваривают 16 точек диаметром точно 5 мм за цикл примерно 100 секунд. (первый вид)

На каждую дверь автомобиля профессионалы GF приваривают 16 точек диаметром точно 5 мм за цикл примерно 100 секунд. (второй вид)

Соединения, выполненные точечной сваркой, имеют идентичное и точно воспроизводимое высокое качество. (первый вид)

Соединения, выполненные точечной сваркой, имеют идентичное и точно воспроизводимое высокое качество.(второй вид)

Алоис Эдтбауэр (слева) и Вольфганг Хинтштайнер очень довольны прогрессом этого проекта и приложением DeltaSpot, которое они видят в дальнейшем потенциальном использовании.

Установка для контактной точечной сварки DeltaSpot на предприятии Georg Fischer в Альтенмаркте с момента начала серийного производства в 2008 году работает с полной технологической надежностью.

Двери Porsche Panamera состоят из литой алюминиевой рамы с приваренными алюминиевыми листами.

Поставщик автомобильной промышленности Georg Fischer Automotive (Альтенмаркт, Австрия) применил инновационную версию высокопроизводительного процесса контактной точечной сварки для сварки стыков дверных коробок Porsche Panamera. Delta Spot позволила специалистам по производству автомобилей на австрийском заводе GFA преодолеть барьеры по соотношению цена / эффективность и технические ограничения качества, которые всегда сдерживали использование традиционной точечной сварки для соединения алюминия.

История Георга Фишера восходит к 1802 году.С первых дней существования фирмы литье металла было одной из основных сфер ее деятельности. Это глобальное предприятие уже давно известно как первопроходец в использовании инновационных технологий. Обладая 12 производственными площадками и 5 500 сотрудниками по всему миру, GF Automotive сообщила о доходе в 2010 году в размере 1,12 миллиарда евро. Завод в Альтенмаркте является частью компании с 1999 года и специализируется на конструкционных компонентах, таких как кронштейны стоек и двери для сцены «кузов в белом».

Около 600 человек работают в Альтенмаркте, принося пользу компании своим опытом исследований и разработок и широко признанным ноу-хау в области литья под давлением, особенно алюминия и магния.В основе процесса лежит решение от Fronius International (Петтенбах, Австрия), основанное на намотке технологических лент. Пользователи GFA сообщают здесь о целях, истории, особенностях и преимуществах своего проекта, а также о перспективах, которые он открывает.

ИСТОРИЯ РЕШЕНИЯ
Алюминиевая пластина жесткости толщиной 2 мм должна быть прикреплена к раме толщиной примерно 3 мм четырех литых под давлением алюминиевых дверей Porsche Panamera.Эта пластина жесткости изготовлена ​​из алюминиевого сплава. Алоис Эдтбауэр, инструментальщик и литейщик, который сейчас работает в качестве специализированного покупателя литейного оборудования и материалов, которые GFA использует в Альтенмаркте, объясняет основные направления проекта.

«Чтобы изучить наши варианты производственного инжиниринга, мы рассмотрели ряд процессов объединения, чтобы определить их пригодность и экономическую эффективность», — сообщает Эдтбауэр. Вольфганг Хинтштайнер, инженер, отвечающий за покрытия, который также отвечает за двери Porsche Panamera, добавляет: «Выбор сводился к традиционной точечной сварке сопротивлением, сварке трением с перемешиванием, склеиванию, клепке с пробивкой сплошными заклепками и комбинированной технике склеивания. точечной сваркой.Затем мы услышали о DeltaSpot, специальном процессе контактной точечной сварки, который, как говорят, особенно хорошо подходит для соединения алюминия. Мы получили дополнительную информацию об этом от разработчиков Fronius и также включили DeltaSpot в наш процесс выбора ».

После первых результатов испытаний традиционная контактная точечная сварка, клепка, склеивание и зажимание были исключены по производственно-экономическим или технологическим причинам, оставив только две оставшиеся альтернативы: сварка трением с перемешиванием или контактная точечная сварка с DeltaSpot. Отличительной чертой этого процесса является наматывающаяся «технологическая лента», которая предотвращает прямой контакт между электродом и заготовкой, но вместо этого опосредует этот контакт косвенно.

DELTASPOT: ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПРАКТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Технологическая лента наматывается между электродом и заготовкой в ​​том же ритме, что и при точечной сварке. Вместо того, чтобы наплавляться на неподвижный электрод, алюминий теперь сплавляется на этой ленте, которая наматывается вперед после каждой точечной сварки, так что «использованная» длина технологической ленты каждый раз перемещается из зоны контакта.Это означает, что для каждой отдельной точки сварного шва применяются точно такие же определенные условия.

Технологические ленты предотвращают любой прямой контакт между электродом и заготовкой, защищая их обоих от загрязнения, легирования или других влияний, вызываемых заготовкой. Это стабилизирует процесс сварки и значительно продлевает срок службы электрода. Они также улучшают контактную ситуацию и предотвращают повреждение поверхности заготовки. Технологическая лента помогает предотвратить разбрызгивание на поверхности и расширяет технологическое окно.

идеально подходят для контактной сварки в автомобилестроении.

Электрическая контактная сварка, обычно называемая точечной сваркой, является отличным кандидатом для автоматизации и робототехники. Это обычное дело в автомобильной и автомобильной сборке для рам и компонентов кузова, где в среднем автомобиль может содержать тысячи сварных швов.

Поскольку автоматизация и робототехника продолжают развиваться, точечную сварку можно выполнять во все меньших физических пространствах, интегрировать с другими частями процесса сборки и в непосредственной близости от людей-операторов.Результат — стабильная, воспроизводимая сварка за меньшее время и с высоким уровнем качества.

Роботизированные системы точечной сварки имеют несколько важных особенностей и особенностей:

• Вылет руки. Рука робота должна иметь возможность устанавливать сварочный пистолет в любое положение, необходимое для сварки.
Пистолеты для точечной сварки
• весят более 100 фунтов, поэтому рука должна безопасно выдерживать его вес (вместе с дополнительным весом кабелей, шлангов и т. Д.).).
• Давление зажима. Пистолет с сервоуправлением использует двигатель для открытия, закрытия и приложения постоянного давления к зажиму электрода. Это влияет на качество сварки и размер сварного шва, а также на ограничение деформации вокруг зоны термического влияния (HAZ).
• Шарнирное соединение и многоосевое движение. У большинства рук есть несколько суставов, которые можно сгибать и / или вращать для максимального увеличения досягаемости и диапазона движений. Некоторые из них имеют до семи осей движения, рядом находятся люди и другое оборудование.
• Блок питания.Источник питания посылает заданный ток на электроды для нагрева и плавления деталей и создания сварного шва.
• Таймер и настройки скорости. Это определяет продолжительность зажима электрода, чтобы получить точный необходимый размер самородка. Настройки скорости определяют, как быстро рука перемещается с одного места на другое.
• Конструкция светильника. Приспособление должно быть спроектировано таким образом, чтобы точно позиционировать свариваемые компоненты, обеспечивая при этом доступ к обеим сторонам заготовки для контакта электродов.

Каждый из них может быть запрограммирован вместе с траекторией движения робота для последовательной и повторяемой сварки каждой детали, что позволяет сократить время цикла и повысить производительность.

Automation обеспечивает такую ​​степень повторяемости и согласованности, с которой не могут сравниться даже высококвалифицированные сварщики и операторы. Однако они не компенсируют плохую подготовку: качество компонентов, поступающих на сварочную станцию, напрямую влияет на качество готовой детали. Например, когда детали собираются в единое целое, существует совокупный эффект от компонентов на границах диапазона допуска. Даже небольшая часть ошибки для каждого компонента складывается, когда он собирается вместе, и может изменить размеры или стабильность конечного продукта. Использование штампованных или механически обработанных компонентов может снизить этот риск, равно как и тщательный контроль качества материалов, подготовленных вручную.

Большинство приспособлений и роботизированных манипуляторов используют программируемые элементы управления, которые управляют всеми аспектами работы системы.Можно отрегулировать положение и угол наклона руки; как и когда рука и отдельные суставы сгибаются, выпрямляются, вращаются, поднимаются, опускаются; сколько силы прилагается и как долго; и расстояние между электродами. Программные факторы влияют на близость робота к другому оборудованию, деталям, приспособлениям или операторам. Например, рабочая скорость может варьироваться для обеспечения безопасности вокруг людей и хрупких деталей, режимы безопасности (с пониженной скоростью) могут запускаться автоматически в сочетании с сигналами от датчиков или блокировочных ворот, или может быть запрограммировано автоматическое отключение при появлении неожиданного объекта. путь руки или если ворота открыты.

Еще одним аспектом автоматизации является максимальное увеличение времени безотказной работы оборудования, чтобы роботы не сидели без дела в ожидании других операций вверх или вниз по потоку или даже в той же сварочной ячейке. Есть много способов упорядочить шаги в задаче, чтобы ограничить время задержки. Это одна из причин, по которой интегратору так важно понимать весь производственный процесс, а не только сварочную часть операций.

Один из способов увеличить время безотказной работы — разделить сварные швы между несколькими роботами, запрограммированными на совместную работу с согласованными движениями.Они могут выполнить такое же количество сварных швов за меньшее время, не мешая друг другу.

Поскольку в оборудовании и технологиях так много переменных, для каждого приложения есть множество вариантов. Может быть трудно визуализировать руки, движущиеся вокруг заготовки (или то, как заготовку можно позиционировать и перемещать вокруг неподвижного робота). Это видео от Yaskawa Motoman демонстрирует, насколько маневренными могут быть автомобильные роботы для точечной сварки, если собрать все вместе.

Опытные интеграторы знают, как работать в пределах доступного диапазона движения, вылета и полезной нагрузки, а также как они влияют на стабильность инструмента на конце руки.В результате мы получаем индивидуальную сварочную систему, которая безопасна, эффективна и проста в использовании. Поговорите с Force Design, чтобы узнать больше.

Точечная сварка

Точечная сварка

Точечная сварка — одна старейших сварочных процессов. Он используется в широком спектре отраслей, но особенно для сборки автомобильных кузовов из листовой стали. Это разновидность контактная сварка, при которой точечные швы выполняются через равные промежутки времени на перекрытие листов металла. Точечная сварка в основном используется для соединения деталей. которые обычно имеют толщину до 3 мм.Толщина свариваемых деталей должно быть равным или соотношение толщины должно быть менее 3: 1. Сила сварного шва зависит от количества и размера сварных швов. Диаметр точечной сварки диапазон от 3 мм до 12,5 мм.

Как работает точечная сварка

Пятно Сварка — это одна из форм контактной сварки, которая представляет собой метод сварки двух или больше металлических листов вместе без использования присадочного материала путем нанесения давление и тепло на свариваемую поверхность. Процесс используется для присоединения листовых материалов и использует профилированные электроды из медного сплава для приложения давления и передают электрический ток через заготовки.Во всех формах сопротивления сварка, детали локально нагреваются. Материал между электродами поддается и сжимается. Затем он тает, разрушая границу между части. Ток отключается, и «самородок» расплавленного материалы затвердевают, образуя соединение.

Медь используется для электродов, потому что он имеет низкое сопротивление и высокую термическую проводимость по сравнению с большинством металлов. Это гарантирует, что тепло будет генерироваться в заготовки вместо электродов.

Подходящие материалы для точечной сварки

Сталь имеет высшую удельное электрическое сопротивление и более низкая теплопроводность, чем у медных электродов, сделать сварку относительно простой.Низкоуглеродистая сталь больше всего подходит для точечной сварка. Более высокое содержание углерода или легированная сталь имеют тенденцию к образованию твердых сварных швов, которые хрупкие и могут треснуть. Алюминий обладает удельным электрическим сопротивлением и термической стойкостью. проводимость ближе к меди. Однако плавление алюминия точка намного ниже, чем у меди, что делает возможной сварку. Высшие уровни тока необходимо использовать для сварки алюминия из-за его низкого удельного сопротивления.

Оцинкованная сталь (т.е. сталь, покрытая цинком для предотвращения коррозия) требует другой сварки подход, чем сталь без покрытия.Цинковое покрытие необходимо сначала расплавить перед сталь соединяется. Цинк имеет низкую температуру плавления, поэтому импульс тока перед сварка выполнит это. Во время сварки цинк может соединяться с стали и понизить ее удельное сопротивление. Следовательно, требуются более высокие уровни тока. для сварки оцинкованной стали.

Как определить сварку параметры для точечной сварки?

Глоссарий — Seedorff ACME