Электроконтактная сварка

Это способ получения сварного шва в результате нагрева соединяемых деталей проходящим через них током и последующей пластической деформации зоны совмещения. Для этого к двум (или нескольким) сжатым вместе деталям с помощью специальных электродов подводят ток небольшого напряжения и большой силы (3 – 8 В, до нескольких десятков кА). При прохождении тока в деталях, контактах между ними и местах взаимодействия изделий с электродами выделяется тепло. Большая его доля высвобождается в зоне соединения деталей, так как здесь достигается максимальное электросопротивление, из-за осуществления контакта по вершинам микровыступов соприкасающейся поверхности, на которой к тому же присутствуют пленки окислов.

Основными способами контактной сварки являются точечная, шовная и стыковая.

Точечная сварка - это способ получения нахлесточных соединений, при котором детали зажимают между подводящими электродами и сваривают отдельными точками .

Существует много приемов контактной сварки, различающихся способом подвода тока. Наиболее распространена сварка двумя электродами с двусторонним подводом тока (рис. 13.9,а). При сварке-прихватке в процессе сборки узла в качестве одного из электродов используют плоскую медную шину (рис. 13.9, б). Если одна из свариваемых деталей в три и более раза толще другой и достаточно жесткая, чтобы она не прогибалась в месте сварки, то можно подвести ток к ней (рис. 13.9,в). Когда одна из деталей тонкостенная полая, применяют токопроводящие вставки (рис. 13.9,г). Во многих случаях употребляют односторонний подвод тока (рис. 13.9, д - ж). Это позволяет увеличить производительность благодаря постановке сразу двух точек и упрощает механизацию процесса. Одностороннюю точечную сварку выполняют с использованием токопроводящей подкладки (рис. 13.9,д, е) или без нее, если обращенная к электродам деталь значительно тоньше (рис. 13.9,ж).

Электроды изготавливают из медных сплавов, имеющих высокую тепло- и электропроводимость, и охлаждают изнутри водой. Установлено, что сопротивление контакта электрод - деталь вдвое меньше между деталями. Кроме того, электроды изнутри охлаждаются водой, поэтому нагрев локализуется на участке соприкосновения деталей между собой. Металл на этом участке плавится и образуется линза жидкости. Благодаря сжатию электродами твердый нагретый металл вокруг линзы расплава деформируется и образует кольцевой поясок, предотвращающий вытекание расплава в зазор между деталями. Одновременно осуществляется защита расплава от попадания воздуха и окисления. Получив линзу расплава требуемого размера, ток выключают, расплав затвердевает, и образуется сварная точка.

Электроды же продолжают сжимать детали, пластически деформируя их. Это обжатие зоны расплава способствует ликвидации усадочных трещин. Недостатком является появление вмятин под электродами на поверхности деталей.

Шовная сварка - это способ соединения деталей швом, когда шов образуется из прилегающих друг к другу сварных точек. Если точки перекрываются, то шов получается герметичным. В отличие от точечной сварки здесь электродами являются вращающиеся дисковые рамки, которые зажимают и передвигают детали .

Виды шовной сварки различаются способом подвода сварочного тока (с двух сторон или с одной) и расположением роликов относительно изделия. Двухсторонняя шовная сварка аналогична подобной точечной (рис. 13.10, а - в). Вместо второго ролика для получения кольцевых швов можно использовать оправку, плотно входящую внутрь изделия (рис. 13.10,г), вращающуюся медную подставку (рис. 13.10,д). Для сварки тонкостенного изделия как показано на рис. 13.10,е, используют массивную медную проставку. Иногда свариваемые детали устанавливают на массивную медную шину. При этом подвод тока может осуществляться с двух (рис. 13.10,ж) или с одной стороны (рис. 13.10,з).

Наиболее распространенный вариант шовной сварки - прерывистая, когда рамки вращаются непрерывно, а ток включают периодически на определенные промежутки времени.

Стыковая сварка - способ соединения деталей по всей плоскости их касания. Существуют две основные ее разновидности: сварка сопротивлением и сплавлением.

При сварке сопротивлением детали 1 зажимают в губках 2 сварочной машины, сжимают усилием Р по свариваемой поверхности и включают ток. При этом в месте контакта (стыка) 3 происходит сильный разогрев деталей, приводящий к сплавлению микровыступов, после чего площадь контакта увеличивается, сопротивление падает и происходит разогрев самих деталей, у которых по мере увеличения температуры растет и электросопротивление.

Когда температура достигает 0,8 - 0,9 Т_пл свариваемого металла, происходит сварка с образованием утолщения в месте соединения. В результате пластической деформации и быстрой рекристаллизации в зоне контакта образуются новые рекристаллизованные зерна из материала обеих деталей. Этим и обеспечивается прочность соединения.

Контактная сварка по объему производства занимает в сварных конструкциях второе место после дуговой (около 30 %). Область ее применения чрезвычайна широка. Этими способами сваривают: кузова автомобилей, бытовые холодильники, самолеты, электронные лампы, детали приборов, арматуру железобетона и др. Основные отличительные особенности контактной сварки - высокая производительность, простота технологических схем, дающая возможность легко механизировать и автоматизировать процесс, надежность соединений, культура производства и т. д.

Поэтому объем применения контактной сварки непрерывно возрастает, особенно в серийном и массовом производстве.