КОНТАКТНАЯ СВАРКА МЕТАЛЛА.

В процессе контактной сварки осуществляется два следующих друг за другом действия: нагревание свариваемых деталей с целью придания им пластичных свойств и совместное деформирование их в пластическом состоянии. В основном, данный вид сварки можно разделить на следующие виды: стыковая сварка, шовная сварка, рельефная сварка, точечная электросварка.

Контактная сварка металла - один из особо важных видов сварки. Её изобрели 90 лет назад, но и по сей день она не исчерпала своих возможностей. Преимущественно этот вид сварки применяется в серийном или массовом изготовлении деталей одного типа. В современной промышленности наблюдается тенденция перехода от контактных сварочных работ массового крупносерийного масштаба к механизации и автоматизации, оснащения эликтрификацией высокой мощности. Но сейчас в различных промышленных отраслях ещё не созданы условия для того, чтобы эта тенденция смогла осуществиться.

Принцип работы при контактной сварке.

В основу действия данной схемы электрической контактной сварки металла, заложен принцип разогрева металла током, проводимым через него. Металл при этом выделяет тепло, количество которого можно определить законом Ленца—Джоуля:

Q = 0,24IIRt


Q — мера тепла, измеряемая в кал;
I — сила электротока, Амперы;
R — сопротивление электротоку, Ом;
t — время, секунды.

Сам процесс контактных сварочных работ обуславливает неоднородность тока в металле, наибольшее сопротивление наблюдается в зоне контакта двух свариваемых деталей, вследствие этого, особо интенсивно происходит разогрев тех зон металла, где проходит путь тока и соседних областей. В последующих звеньях процесса контактной сварки, когда детали соединяются в единое изделие, сопротивление контакта сходит на нет.

В контактных сварочных работах требуются высокомощные источники питания.

Даже в контактных машинах малых габаритов, сила тока достигает тысяч Ампер, а в машинах крупных габаритов — сила тока достигает десятков тысяч Ампер. При этом напряжение для контактных сварочных работ требуется настолько низкое, что не превышает, как правило, нескольких вольт – варьируясь в районе от 2 до 6 вольт. Это происходит потому, что металлы обладают высокой электропроводностью и низким удельным сопротивлением. Исходя из этого, чтобы быстро нагреть металл в процессе сварки и при этом компенсировать потери тепла, пользуются током высокой силы. Сварочный ток с требуемыми параметрами создают с помощью особых источников питания. Как правило, для этой цели применяют понижающий трансформатор - источник питания, обладающий высоким коэффициентом трансформации. Такой трансформатор имеет во вторичной обмотке лишь единственный виток. Если, к примеру, коэффициент трансформации будет равен 100, то напряжение уменьшится тоже приблизительно в 100 разе, а сила тока во вторичной обмотке возрастёт во столько же, по отношению к первичной.

Принцип работы сварочного трансформатора в контактной сварке.

Величину значения тока в сварочном трансформаторе можно контролировать с помощью регулятора. Регулятор тока меняет количество подключенных витков, из которых состоит первичная обмотка. Таким образом, регулируется как коэффициент трансформации, так и сила сварочного тока. В первичной цепи подключение и отключение тока осуществляется с помощью прерывателя. Данные прерыватели зачастую обладают высоко сложным строением, по причине того, что необходима такая высокая точность определения момента включения и выключения, что в расчёт идут сотые, а то и тысячные доли секунды. Как правило, сварочный трансформатор, оснащенный регулятором, составляет с корпусом сварочной машины единое целое – он прочно встраивается в корпус.

Виды контактных сварочных работ.

Контактные сварочные работы попадает по категорию, как один из видов сварки, осуществляемой посредством кратковременного нагрева места соединения - либо без оплавления, либо с оплавлением, и последующей осадкой данных разогретых заготовок. Эти процессы характеризуются одной особенностью – они сопровождаются пластической деформацией, во время которой становится возможным сформировать сварное соединение.

Область соединения с помощью электрического тока раскаляется, при этом происходит выделение тепла, по значению достигающее максимума в области сварочного контакта.

Свариваемый металл покрыт пленки оксидов, а так же включениями загрязнений, обладающими низкой электропроводимостью. Эти примеси дополнительно усиливают электросопротивление в контакте. По этой причине нагревание металла в точках контакта достигает таких значений, что состояние металла становится термопластическим или состоянием оплавления. Если при этом непрерывно сдавливать разогретые детали, то в соприкосновении между ними возникают всё новые и новые точки, области соприкосновение сближаются очень сильно - до расстояний, близкий к межатомным, таким образом, происходит сварка поверхностей.

Контактные сварочные работы бывает нескольких видов. Электрическая часть сварочной машины однотипна для всех видов контактной сварки. Можно выделить 3 вида такого типа сварки в зависимости от различных типов сварного соединения, в связи с этим вид машины для сварки может быть различными. Эти 3 вида: точечная сварка, стыковая сварка и шовная сварка. Кроме того, можно сделать различия в зависимости от рода тока, который питает трансформатор.

Точечная сварка металлов.

В процессе точечной сварки металла происходит зажатие деталей внутри электродов машины для сварки или посредством особых сварочных клещей. Далее между электродами пускают ток высокого напряжения, разогревающий металл в местах соприкосновения деталей до состояния плавления. После этого ток отключают и производят «проковку» деталей посредством увеличения давления, сжимающего электроды. Сжатый электродами, металл твердеет, образуя прочное соединение.

Точечная сварка металлов – такой вид контактной сварки, когда заготовки скрепляются в отдельных локальных точках. Во время точечной сварки заготовки скрепляют внахлестку и затем прижимают между двумя электродами, которые предназначены, чтобы подать электроток к месту, где будет происходить сварка. Соприкасающиеся с электродами (обычно медными) свариваемые поверхности заготовок нагреваются не так быстро, как их слои внутри. Нагревание идёт до тех пор, пока будет достигнуто пластическое состояние у внешних поверхностных слоев и до тех пор, как расплавятся слои внутри. После чего электроток выключают, а давление снижают до нормального. Результат - литая сварная точка.

Точечная сварка металлов разделяется на 2 вида по принципу положения электродов относительно деталей для сварки. Это либо двусторонняя, либо односторонняя сварка.

Читать далее более подробно про точечную сварку металлов.