5.8. Контактная сварка

Контактная сваркаявляется разновидностью сварки давлением с кратковременным электрическим нагревом места соединения и его последующей пластической деформацией (осадкой), в ходе которой и формируется сварное соединение (рис. 5.16-а).

Р

Р

а)

б)

Рис. 5.16. Схема контактной сварки (а)

и физический контакт в зоне стыка заготовок (б)

При прохождении электрического тока от одной заготовки к другой максимальное количество теплоты выделяется именно в месте сварочного контакта, поскольку электрическое сопротивление стыка намного превышает сопротивление сплошного металла остального объёма заготовок. Из-за микронеровностей поверхностей стыка заготовки даже после тщательной обработки соприкасаются только в отдельных точках (рис. 5.16-б). В связи с этих действительное сечение металла, через которое проходит ток в зоне стыка, резко уменьшается. Кроме того, на поверхности свариваемых заготовок всегда имеются плёнки окислов и загрязнения с малой электропроводностью, которые также увеличивают сопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок пластичный металл в местах контакта деформируется, поверхностные плёнки разрушаются и вытесняются к периферии стыка. В соприкосновение приходят совершенно чистые слои металла, образующие сварное соединение.

По типу сварного соединения контактную сварку делят на стыковую, точечную и шовную.

Контактная сварка относится к наиболее производительным видам сварки и вследствие лёгкой автоматизации получила широкое применение в автомобильной, авиационной и автотракторной промышленности, строительстве, инструментальном производстве, при сварке рельсовых стыков и вагонных кузовов.

5.9. Контактная стыковая сварка

При контактной стыковой сваркезаготовки свариваются по всей поверхности взаимного соприкосновения. Этот вид сварки обычно применяют для соединения стержневых или трубчатых участков заготовок. Заготовку1(рис. 5.17) закрепляют в зажимах2стыковой машины, которые установлены на закреплённой плите3и снабжены токоподводом. Другую заготовку закрепляют в аналогичных зажимах, которые установлены на подвижной плите4, связанной с силовым устройством и имеющей возможность перемещения по направляющим.

Различают два вида контактной стыковой сварки: сварку сопротивлением и сварку оплавлением.

Стыковой контактной сваркой сопротивлениемназывают сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой. Перед сваркой соединяемые торцы заготовок должны быть очищены от окисных плёнок и плотно пригнаны друг к другу предварительной механической обработкой. Заготовки закрепляются в зажимах стыковой машины (рис. 5.17) и сдавливаются друг с другом силойР, затем включается ток, металл разогревается до пластического состояния, ток выключается, после чего силаРзначительно увеличивается, обеспечивая окончательное соединение.

2

3

4

1

Рис. 5.17. Контактная стыковая сварка:

1 – заготовка; 2 – зажимы; 3 – закреплённая плита; 4 – подвижная плита

Рис. 5.18. Типы заготовок, подготовленных для соединения

стыковой сваркой сопротивлением

Типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой сопротивлением, показаны на рис. 5.18. Этим способом соединяют заготовки малого сечения (до 100 мм²), т.к. при больших сечениях нагрев будет неравномерным. Сечения в зоне стыка должны быть одинаковы по форме и достаточно просты (круг, квадрат, прямоугольник с близкими по размеру сторонами).

Стыковой контактной сваркой оплавлениемназывают сварку с разогревом стыка до оплавления и последующей осадкой. Различают две разновидности такой сварки: непрерывным и прерывистым оплавлением.

При непрерывном оплавлениимежду заготовками, установленными в зажимах машины, оставляют исходный зазор, включают ток и постепенно сближают заготовки. В результате вначале происходит соприкосновение по отдельным небольшим площадкам, по которым будет протекать ток высокой плотности. При этом под действием магнитного поля расплавленный и кипящий металл выбрасывается наружу, унося с собой поверхностные окислы и загрязнения. После достижения равномерного оплавления всей поверхности стыка заготовки осаживают увеличенной силойР, отключая ток незадолго до конца процесса.

При прерывистом оплавлениизаготовками, установленные в зажимах машины, сближают под током, приводят их в кратковременное соприкосновение и вновь разводят на небольшое расстояние. Быстро повторяя одно за другим сближения и разъединения, повышают температуру свариваемых торцов и увеличивают электропроводность свариваемого промежутка, в результате чего возникает электрических разряд, производящий оплавление всего сечения. Затем выключают ток и сдавливают заготовки, вытесняя часть расплавленного металла вместе с окислами из зоны сварки. Стыковая сварка с прерывистым оплавлением применяется для изготовления тех же изделий, что и сварка с непрерывным оплавлением, но тогда, когда мощность стыковой машины является недостаточной.

По сравнению со сваркой сопротивлением сварка оплавлением имеет ряд преимуществ. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а окислы и загрязнения удаляются, в связи с чем не требуется особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением стыка сложной формы, а также с различными сечениями в зоне контакта, разнородные металлы, например, медь и алюминий. Возможные типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой оплавлением, показаны на рис. 5.19. С её помощью, естественно, можно получить и все типы соединений, представленные ранее на рис. 5.18.

Рис. 5.19. Типы заготовок, подготовленных для соединения

стыковой сваркой оплавлением