КОНТАКТНАЯ СВАРКА Контактная сварка образования неразъёмного сварного соединения путём нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Контактная сварка преимущественно используется в промышленном массовом или серийном производстве однотипных изделий. Применяется на предприятиях машиностроения, в авиационной промышленности. Робототехнические комплексы для контактной сварки Аппарат для точечной сварки

ИСТОРИЯ В В конце XIX века стыковая контактная сварка применялась для соединения телеграфных проводов. К началу XX века относятся сообщения о применении фирмой Fiat контактной сварки для изготовления самолётных двигателей. В начале 1930-х годов в Америке были проведены испытания контактной сварки легкоплавких металлов и их сплавов. В ходе проведённых исследований были разработаны технологии и оборудование, которые приняла в производство фирма Boeing. В 1856 году английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) впервые применил стыковую сварку. В 1877 году американский исследователь Элиу Томсон независимо разработал стыковую сварку и внедрил её в промышленность. В том же году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной сварки. Для осуществления процессов контактной точечной сварки использовались специальные клещи с угольными электродами, к которым подводился электрический ток. Затем две сложенные одна на другую стальные пластины зажимались клещами, а ток, подведенный к угольным электродам, проходя через металл, давал достаточное количество теплоты для образования сварной точки году Э. Томсон создал принципиально новый способ электрической сварки. Способ сварки называли «электрической ковкой» или «без огненным методом сварки». Этот способ применяется до настоящего времени. Машина Элиу Томсона для контактной стыковой сварки

ВИДЫ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ Рис. 1. Виды контактной сварки: а стыковая; б точечная; в шовная; 1 электроды; 2 детали; 3 место сварки; Fсж сила сжатия; R сопротивление электродов; R сопротивление деталей; RK сопротивление контакта; Т сварочный трансформатор При контактной сварке нагрев зависит от времени прохождения тока. Нагревать детали можно очень быстро, используя токи большой силы, и наоборот. Режимы сварки с применением токов большой силы при минимальном времени нагрева называют жесткими. Они применяются при сварке легированных сталей и легкоплавких цветных металлов, например алюминия и его сплавов, и имеют следующие параметры: плотность тока сварки j = А/мм 2; усилие сжатия Р = 0,4- 1,2 ГПа; время сварки ксв = 0,1-1,0 с. Режим с длительным прохождением тока и постепенным нагревом называют мягким. Он применяется при сварке обычных углеродистых сталей, менее чувствительных к нагреву при сварке, и имеет следующие параметры: j = А/мм 2; Р = 0,15-0,4 ГПа; ксв = 0,5-3 с.

СТЫКОВАЯ СВАРКА Стыковая сварка - способ контактной сварки, при котором детали соединяются по всей площади их касания. Различают два способа стыковой сварки: - сопротивлением - оплавлением. При сварке сопротивлением (рис. а) свариваемые детали 2 укрепляют в токоподводах и сжимают с усилием Fcж. При пропускании по ним тока происходит нагрев деталей в стыке 3 до температуры, близкой к температуре плавления металла - (0,8- 0,9)Тпл. Затем резко увеличивают усилие сжатия (осадка деталей), в результате чего в твердой фазе образуется сварное соединение.

СВАРКА ОПЛАВЛЕНИЕМ При сварке оплавлением свариваемые заготовки сближают при включенном сварочном трансформаторе. Касание поверхностей происходит по отдельным выступам. При этом на соприкасающихся выступах плотность тока настолько велика, что происходит мгновенное оплавление металла с образованием жидких перемычек, которые под действием паров металла разрушаются. Часть металла в виде искр выбрасывается из стыка. Вместе с жидким металлом выбрасываются загрязнения, которые присутствуют на поверхности заготовок. Продолжающееся сближение заготовок приводит к образованию новых перемычек и их оплавлению. Непрерывное образование и разрушение контактов перемычек между торцами приводит к образованию на торцах слоя жидкого металла.

КОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКИ 1-й этап от начала сжатия деталей электродами усилием F Э до начала импульса тока I СВ ; 2-й этап от начала импульса тока I СВ до начала расплавления металла в контакте деталь – деталь (до начала формирования ядра); 3-й этап от начала формирования ядра диаметром d Я в контакте деталь – деталь до окончания импульса сварочного тока I СВ ; 4-й этап от окончания импульса сварочного тока I СВ до снятия усилия F Э сжатия деталей электродами. Контактная сварка: принцип работы Рассматриваемый способ работы электрической контактной сварки основан на разогреве металла проходящим по нему током. Количество тепла, выделяемого в металле, определяется законом Джоуля Ленца: Q = 0,24I 2 Rt где Q количество тепла, кал; I ток, А; R сопротивление на пути тока, Ом; t время прохождения тока, сек.

ШОВНАЯ СВАРКА При роликовой сварке - токоподвод к месту нагрева свариваемых листов металла осуществляется медными вращающимися роликами, являющимися электродами. В зависимости от скорости вращения роликов и времени включения и отключения тока образуется сварной шов с заданным шагом, состоящий из ряда сваренных точек. Можно получить непрерывный шов. Шовную сварку можно осуществлять при: одностороннем двустороннем положении электродов. Шовную сварку выполняют: с непрерывным включением тока с прерывистым включением тока. Очень редко применяют прерывистое вращение роликов с остановкой их в момент включения сварочного тока. Станок шовной сварки

Электрическая контактная сварка характеризуется высокой производительностью, а во многих случаях является единственно возможным и экономически целесообразным способом соединения металлических деталей. Машины контактной сварки, выпускаемые отечественной промышленностью, подразделяют на машины общего назначения и высокопроизводительные специализированные машины, предназначенные для сварки конкретных изделий. Пневматическая и гидравлическая аппаратура отличается высокой производительностью и надежностью. По роду тока, преобразования или накопления энергии различают следующие типы машин: а) однофазного переменного тока промышленной или пониженной частоты; б) постоянного тока (с выпрямлением тока во вторичном контуре); в) трехфазного тока низкочастотные ; г) с накоплением энергии (в конденсаторах, электромагнитных системах, вращающихся массах). Установки контактной сварки с выпрямлением тока на стороне низкого напряжения силового трансформатора имеют ряд технологических преимуществ при сварке крупногабаритных листовых конструкций из алюминиевых сплавов, титана, жаропрочных и нержавеющих сталей. По сравнению с низкочастотными машинами они более универсальны, экономичны и надежны в работе. Применение постоянного тока в шовных машинах позволяет значительно повысить скорость сварки без снижения качества сварного соединения, а в многоэлектродных машинах поочередное или групповое питание электродов можно осуществлять от одного источника тока. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ

ИТОГИ Процесс контактной сварки характерен весьма малым временем сварки при больших сварочных токах и усилиях, обеспечивающих локальное плавление металла. Необходимым условием формирования соединения является образование общей зоны расплавления заданных размеров, что обеспечивает важнейшие эксплуатационные свойства: прочность герметичность соединения. Размеры ядра или шва регламентируются ГОСТ Контактная сварка в машиностроении является одним из востребованных способов соединения деталей, поскольку обеспечивает высокую скорость сварки, необходимое качество сварного соединения и может быть легко автоматизирована. Одно из преимуществ контактной сварки минимальные тепловые потери.