9.1.2 Точечная сварка
Точечная сварка – способ контактной сварки, при котором детали соединяются по отдельным участкам касания, называемым точками (см. рис. 57). При этом детали собираются внахлёстку и сжимаются электродами (1, 2). При сжатии электродов включается сварочный трансформатор (5) и регулятор цикла сварки, детали нагреваются кратковременным (0,01 … 0,5с) импульсом тока до появления расплавленного ядра (4) точки.
Усилие сжатия создается пневмоприводом, реже педально-пружинным приводом.
Основные параметры режима точечной сварки: сила тока, время сварки, время паузы или цикла, предварительное усилие сжатия, сварочное усилие, усилие проковки, время проковки и др.
I – сила тока, - усилие сжатия электродов, FПР – усилие проковки, которое применяется для рихтовки и уменьшения внутренних дефектов сварной точки. Возможна циклограмма и без проковки.
I,
А
5
КГС
1
4
FПР
I
FСВ
3
I
2
t,сек
I
а) принципиальная схема процесса б) циклограмма точечной сварки
Рис. 57. Способ точечной контактной сварки.
1, 2 – электроды сварочной машины;
3 – свариваемые детали;
4 – литое ядро сварной точки;
5 – вторичный виток сварочного трансформатора.
Процесс образования сварного соединения при точечной сварке можно разделить на три этапа (см. рис. 58).
F F FПР
3
5
I I
1 2 I
1 I
1
F
F
FПР
4
Рис. 58. Этапы формирования соединения при контактной точечной сварке.
1 – окисные плёнки; 3 – литой металл; 5 – вмятины от
2 – жидкий металл; 4 – уплотняющий поясок; электродов.
Первый этап начинается с момента включения тока и сопровождается образованием электрического контакта, нагревом и расширением твёрдого металла, приводящего к увеличению зазоров между деталями, вытеснению металла в зазор (обозначено стрелками) и возникновению уплотняющего ядро пояска.
На втором этапе происходит дальнейшее увеличение площади контактов, возникновение и рост расплавленного ядра до номинальных для данной толщины размеров – по диаметру и проплавлению. На этом же этапе наблюдается дробление и перераспределение поверхностных окисных плёнок в расплавленном металле (в этом заключается роль усилия сжатия) и продолжаются процессы пластической деформации и теплового расширения, что приводит к росту зазоров между деталями и вмятины под электродами. К концу второго этапа поверхностные плёнки под действием электродинамических сил и перемешивания металла удаляются с поверхности контакта, и формируется общая ванна расплавленного металла, между атомами которого устанавливается металлическая связь.
Таким образом, на втором этапе заканчивается фактически формирование соединения.
Третий этап начинается с момента выключения импульса тока. Металл охлаждается и происходит его кристаллизация. В процессе кристаллизации металлические связи упрочняются, и образуется сварное соединение (точка).
В области уплотняющего пояска между деталями также возникает металлическая связь. Однако соединение здесь происходит по очень незначительной площади, так как степень пластической деформации невелика и разрушение окисных плёнок затруднено.
Усилие после выключения тока сохраняется некоторое время, для того чтобы кристаллизация металла происходила под давлением. За счёт этого предотвращается образование дефектов усадочного происхождения – трещин, рыхлот и т.п. С этой же целью при соединении деталей больших толщин (свыше 1,5…2 мм) и металлов с относительно малой пластичностью (высоколегированные алюминиевые сплавы, жаропрочные стали и т.д.) сразу после выключения тока резко увеличивают усилие (в 1,5…2 раза) для дополнительной проковки ядра (см. рис. 58,б).
По способу подвода тока точечная сварка может быть двусторонней и односторонней. При двусторонней сварке ток подводят к верхней и нижней деталям (рис. 57), а при односторонней – к одной из них (рис. 59).
1 F F
2
3
I
Рис. 59. Односторонняя точечная сварка.
1 – электроды сварочной машины;
2 – свариваемые детали;
3 – медная подкладка.
Для повышения плотности тока в зоне соединения при одностороннем токоподводе детали располагают на токоподводящей медной подкладке. Одностороннюю сварку применяют при затруднённом доступе к одной из деталей, а также при необходимости увеличения производительности процесса, т.к. в этом случае можно одновременно сваривать несколько точек.
Необходимо отметить, что при наличии в сварной конструкции и дуговой, и контактной точечной сварки, следует, как правило, сначала выполнять более напряженную дуговую сварку, а затем точечную.