Одним из методов сплавления является точечная контактная сварка. Ее суть заключается в плотном соединении в определенной точке двух деталей и пропускании через место контакта электрического тока.
Аппараты точечной контактной сварки востребованы во многих отраслях промышленности. Для применения в быту их научились делать своими руками, используя трансформаторы или систему конденсаторов.
Фазы процесса
Можно выделить три фазы в процессе точечной сварки. В первой фазе происходит сжатие заготовок, которое приводит к пластической деформации в точке контакта. Для этого аппарат контактной сварки оборудован специальными клещами или другими схожими приспособлениями.
Во второй фазе происходит подача тока в область контакта, что вызывает плавление металла в точке соединения и образование расплавленного ядра. Пока проходит ток, ядро расширяется до максимума. Сжатие соединяемых изделий вызывает появление плотного пояса вокруг жидкого ядра, который препятствует растеканию расплавленного металла.
В третьей фазе сварочный ток выключается, металл остывает и кристаллизуется. Для снятия напряжений при охлаждении прижимное усилие сохраняется еще некоторое время.
Требования к сварным соединениям определяет государственный стандарт – ГОСТ 15878-79. О том. Какие можно использовать электроды в аппарате контактной точечной сварки, описано в ГОСТ 14111-90. Делают их из меди или легированной хромом, кадмием, цирконием бронзы.
Виды оборудования
При точечной контактной сварке аппарат может выдавать ток разного рода и частоты. По этим отличительным признакам сварочное оборудование разделяют на четыре класса:
- контактная точечная сварка на переменном токе;
- низкочастотная контактная сварка;
- устройства конденсаторного типа;
- сваривание постоянным током.
Существует многоточечные станки контактной сварки для сварки сеток на производстве. В таких аппаратах одновременно происходит сваривание в нескольких точках. Любое оборудование имеет свои плюсы, но самыми популярными стали одноточечные устройства переменного тока.
Как работает точечная сварка
Этот вид сварки имеет характерные особенности, которые требуется учитывать при эксплуатации оборудования. При пропускании тока по электродам через свариваемые внахлест металлические конструкции выделяется тепло, которое стремительно нагревает и расплавляет детали.
Металлические детали плотно прижимаются электродной проволокой, за счёт чего они плотно соединяются между собой.
Работа на переменном токе
Аппарат контактной сварки, работающий на переменном токе, представляет собой трансформатор, во вторичной обмотке имеющий два электрода. В качестве материала для электродов контактной точечной сварки применяется медь. Между электродами помещают детали, которые специальным устройством прижимают друг к другу.
В первичной обмотке находится тиристорный модуль, через который питающее напряжение 220 В или 380 В поступает на обмотку. Подавая управляющий сигнал на тиристор, можно получить необходимую длительность тока для контактной точечной сварки. Изменяя угол открытия тиристора, можно регулировать форму сигнала, который приходит на вторичную обмотку.
В случае применения нескольких первичных обмоток можно получить набор коэффициентов трансформации, комбинируя их соединение. В результате во вторичной обмотке получается несколько уровней напряжения и тока. Это позволяет аппарату контактной точечной сварки работать в разных режимах.
Для управления оборудованием имеется дополнительный блок, который имеет реле, управляющую панель и схему контроллера.
Оборудование на конденсаторах
Аппарат для точечной контактной сварки может состоять из блока заряда конденсаторов, большой батареи емкостей, управляющего блока и электродов с механизмом прижима заготовок.
Принцип контактной сварки лежит в первоначальном достаточно длительном накоплении электрической энергии на обкладках конденсаторов и мгновенном ее выбросе при создании искусственного короткого замыкания через точку контакта.
Возможность накопления заряда в емкостной батарее позволяет использовать оборудование меньшей мощности по сравнению с другими сварочными аппаратами.
Благодаря постоянству емкости батареи получается нормированное выделение энергии на один сварочный импульс, что позволяет получать стабильный результат независимо от изменения сетевого напряжения и других характеристик сети.
Конденсаторная контактная сварка длится миллисекунды, что приводит к мощному выделению энергии в маленькой области контакта. Это позволяет применять ее при сварке сплавов с высокой теплопроводностью типа меди, а также металлов с разными тепловыми характеристиками.
Конденсаторные аппараты контактной точечной сварки с жесткой характеристикой, быстрым разрядом, широко используются в радиоэлектронике и приборостроении.
При расчете необходимой энергии на сварку того или иного соединения можно использовать формулу:
W = C*U2/2,
где С – емкость в фарадах, W – энергия в ваттах; U — зарядное напряжение в вольтах. Включая в контур заряда активное переменное сопротивление, можно регулировать величину зарядного тока, время заряда и потребляемую мощность.
Дополнительные опции
В случае, если аппарат выполняет регулярные продолжительные работы, то следует учитывать наличие системы охлаждения. Устройства с водоохлаждением и радиатором работают гораздо дольше, чем аналоги без охлаждения.
Для полноценной работы споттеру необходим пистолет и обратный молоток. Также всем сварочным аппаратам требуются медные электроды как расходные материалы. Если оборудование весит больше 13 кг, то ему следует докупить тележку для удобной транспортировки на колесиках.
Где применяют метод
Особенностью точечной контактной сварки является краткое воздействие на соединяемые изделия (от единиц миллисекунд до нескольких секунд), сварочный ток в несколько тысяч ампер и напряжение величиной от 1 до 2-3 вольт. При этом необходимо усилие в точке сварки от десятков до сотен килограмм. Маленькая площадь контакта приводит к малой области расплавления металла.
Благодаря этим особенностям точечную сварку используют при сваривании металлов толщиной от единиц микрон до 20-30 мм. Эти возможности обеспечили ее применение в радиоэлектронике, производстве приборов, авиационной и автомобильной промышленности, строительстве и многих других отраслях.
Невозможно представить авторемонтные мастерские без сварочных аппаратов точечной контактной сварки. При устранении вмятин они незаменимы. Все автомобили и самолеты созданы с использованием контактной сварки. Практически все литиевые батареи в ноутбуках соединены с помощью односторонней контактной точечной сварки.
Напряжение
Сварочные установки питаются от 220В и от 380В. Об этом в указывается в документах, идущих в комплекте со сварочным аппаратом
Важно! Не рекомендуется подключать аппараты мощностью более 5 кВт к бытовой сети.
Плюсы и минусы технологии
Широкое распространение технология получила из-за простоты и удобства использования сварочного оборудования, высокой производительности. Аппарат может обеспечить несколько сотен свариваний в минуту при малых затратах электроэнергии, при этом не выделяет никаких вредных веществ в атмосферу.
Технология легко поддается автоматизации. Для сварки не нужно сварочной проволоки, присадок и флюсов. Соединение получается прочным и без остаточных деформаций.
Единственный недостаток заключается в негерметичном соединении изделий. Аппарат работает прерывисто, производя соединение в отдельных точках, поэтому о герметичности речь не идет.
Способы сваривания
Существует несколько способов точечного сваривания:
Точечный – сваривание элементов происходит в одном или многих местах. Применяется в приборостроении, автомобилестроении постройке морских, речных и авиационных судов.
Обеспечивает сварку стальных листов до двадцати миллиметров толщиной.
Рельефный способ – элементы конструкции свариваются в одном или нескольких подготовленных местах. Отличие между этого способа от предыдущего обусловлена формой скрепляемых элементов в месте сваривания.
Шовный способ – свариваемые элементы скрепляются рядом сварочных швов. Шов может состоять из отдельных пикселей сварки или перекрывающих друг друга. Используется для изготовления различных резервуаров нуждающихся в обеспечении высокой степени герметичности.
Как собрать простой сварочный аппарат в домашних условиях: чертежи инверторных моделей и пошаговая инструкция по сборкеСтол для сварки своими руками — пошаговая инструкция по изготовлению и сборке (65 фото)
Какие типы сварочных аппаратов бывают: виды, принципы действия и классификация устройств
Стыковочный – элементы свариваются по прилегающей площади соприкосновения под воздействием высокой температуры. Применяются при прокладке трубопроводов, изготовлении якорные цепи кораблей.
Возможные дефекты
При точечной сварке прочность соединения такова, что разрушения возникают в основном металле, так как сварные точки имеют большую толщину. Продолжительность сваривания и прижимное усилие имеют решающее значение. Если неправильно их рассчитать, то аппарат будет варить с дефектами.
Имеется три основных вида дефектов:
- отклонения литой зоны от оптимума, ее смещение от точки контакта;
- неполный провар в точке контакта:
- изменение физико-химических свойств металла в точке сварки.
Самым опасным является отсутствие литой области. Происходит тепловое склеивание, при котором соединение выдерживает незначительные нагрузки. При переменных нагрузках и температурных перепадах происходит разрыв соединения.
Прочность нарушается при сильном давлении электродов аппарата контактной сварки, что вызывает вмятины. Также ослабляется прочность при выплесках металла.
