Содержание

Что такое точечная сварка металлов?

Знакомство с принципами точечной сварки

Точечная сварка – достаточно распространенный и востребованный метод соединения металла, являющийся разновидностью контактной сварки. В этой статье мы рассмотрим принцип действия точечной сварки, разновидности машин для точечной сварки, их особенности, а также сам процесс точечной сварки и технику безопасности при ведении точечной сварки.

Что такое точечная сварка?

При точечной сварке металлов свариваемые детали привариваются друг к другу в одной либо нескольких точках – отсюда и название. Прочность соединения зависит от структуры и размеров точки, которые, в свою очередь, определяются свойствами электродов, сварочного тока, времени протекания тока через детали, усилия сжатия и самих поверхностей соединяемых деталей.

Сварка, имеет высокую степень травматизма, поэтому соблюдайте технику безопасности

Точечная контактная сварка – весьма перспективный метод соединения металла. Он отличается высокой производительностью и широкой областью применения – от соединения тонких деталей электронных приборов до разнообразных конструкций из стальных листов толщиной до 20 миллиметров для автомобилестроения, самолетостроения, судостроения, машиностроения и других областей промышленности. Также метод контактной сварки используется для прокладки нефтепроводов и газопроводов.

За счет легкой автоматизации процесса контактная точечная сварка широко применяется на различных производствах, при серийном массовом производстве каких-либо изделий. Здесь стоит отметить то, что прочность получаемых контактной сваркой соединений мало зависит от квалификации сварки и находится на высоком уровне.

Принцип действия точечной сварки

Как уже говорилось выше, точечная сварка – разновидность контактной. При этом сварное соединение образуется посредством нагревания металла с помощью пропускаемого через него тока и пластической деформации сварной зоны под воздействием сжимающих усилий.

В основе контактной сварочной технологии лежит разогрев металла под воздействием электричества по закону Джоуля-Ленца. При сварке ток идет между электродами, проходя при этом через металл свариваемых деталей. При этом электроды изготавливают из материалов с хорошей электропроводностью, чтобы сопротивление контакта детали и электрода было наименьшим.

За счет наибольшего сопротивления контакта деталей между собой наибольший нагрев происходит именно там. При этом нагрев и плавление металла приводит к появлению литых ядер сварных точек. Как правило, их диаметр составляет 4-12 миллиметров.

Разновидности и аппараты точечной сварки

Методы точечного соединения металла можно разделить на две группы: мягкие и жесткие.

Мягкие режимы отличаются плавным нагревом деталей с помощью умеренного тока (плотность тока на поверхности электродов обычно не превышает ста ампер на квадратный миллиметр). Разогрев происходит за 0.5-3 секунды. Такие режимы характеризуются меньшей потребляемой мощностью (если их сравнивать с жесткими режимами), меньшими нагрузками на электросеть, меньшими требованиями к мощности и цене сварочных машин, меньшей закалкой сварочной зоны. Такие режимы часто используются для сваривания склонных к закалке сталей.

Жесткие режимы отличаются меньшей продолжительностью процесса, более сильными токами и давлением при сжатии деталей. Плотность тока достигает трехсот ампер на квадратный миллиметр при сваривании стали. Время разогрева длится от 0.1 до 1.5 секунд. Давление электродов обычно составляет от 3 до 8 килограмм на квадратный миллиметр. Недостатками таких режимов являются повышенные требовании к мощности аппаратов контактной точечной сварки, большие нагрузки на сеть. Преимущества – меньшее время процесса и большая производительность. Жесткие режимы контактной сварки часто используют для сварки сплавов меди и алюминия, деталей с высокой теплопроводностью, неравной толщины, а также для сварки высоколегированных сталей, так как такие режимы сохраняют их коррозионную стойкость.

Точечная сварка не только надежна, но и выглядит эстетично

Время приложения усилий сжатия и подачи сварочного тока определяются заданной циклограммой процесса соединения металла.

Таким образом, аппараты точечной сварки разделяются по мощности. Существует достаточно большое количество моделей машин для этого не сложного, но в тоже время серьезного процесса — от мощных станков с высокой производительностью до ручных переносных аппаратов.

Преимущества точечной сварки

Этот процесс соединения металла имеет массу преимуществ. К достоинствам метода соединения различных металлов следует отнести:

Возможность сварки тонких и очень тонких деталей из металлов различной природы (в том числе и дорогостоящих или легкоплавких сплавов). Во многих случаях такая возможность бывает весьма полезной, а аппарат точечной сварки – незаменимой машиной.
Хорошие прочностные характеристики сварочного соединения, а также хороший внешний вид соединений. Соединения, полученные контактной сваркой, не подвержены старению, структура металла в зоне сварки практически не меняется, за исключением некоторого увеличения размера зерен.
Высокую производительность контактной точечной сварки. Существуют машины контактной точечной сварки, позволяющие выполнять до восьмисот сварочных точек в минуту.
Возможность полной автоматизации процесса точечной сварки. Все большее распространение приобретают автоматизированные машины контактной сварки, сварочные роботы и т.д. Это позволяет существенно сократить затраты труда, снизить себестоимость оборудования и повысить продуктивность работы.
Экономичное расходование электродов, электрической энергии и других материалов. Себестоимость сварных точек также достаточно низка – хотя аппарат точечной сварки стоит достаточно дорого, за счет экономичного расходования материалов, высокой производительности аппарата и длительного срока службы себестоимость этого бесспорно не заменимого оборудования получается низкой.
Низкие требования к квалификации персонала – для того, чтобы использовать аппарат точечной контактной сварки, вовсе не обязательно быть высококвалифицированным специалистом.

Техника безопасности при точечной сварке

Как и любой сварочный процесс, этот метод тоже требует беспрекословного соблюдения определенных мер безопасности.

Средства защиты

Основная угроза при работе со сварочным оборудованием – поражение электрическим током и высокой температурой. Для предотвращения поражения электрическим током необходимо соблюдать такие меры безопасности, как заземление тех частей оборудования, которые должны быть заземлены, проверка исправности оборудования перед работой, использование средств защиты. Управляющие элементы аппарата для точечного соединения металлических деталей не должны быть под высоким напряжением. Все провода должны иметь достаточное сечение.

При контактной точечной сварке выделяются брызги и пары металла. Для предотвращения ожогов брызгами металла сварщик должен использовать рукавицы, спецодежду и очки с прозрачными стеклами либо головной щиток. Пары металла могут быть вредны для здоровья, поэтому необходимо использовать вентиляцию, а при необходимости – средства защиты органов дыхания.

Части аппарата для соединения металла, должны быть хорошо зачищены

Меры безопасности

Все блокировочные устройства и устройства быстрого отключения аппарата точечной сварки должны быть исправны, находиться на виду, к ним должен быть легкий доступ.

При проведении таких технических работ, как зачистка или смена электродов, нужно соблюдать меры, исключающие возможность смещения электрода и травмирования рук. При работе аппарата точечной сварки пространство зажимных механизмов нужно закрывать щитком, а при работе на мощных машинах – огораживать ширмами.

Должна быть исключена возможность травмирования сварщика движущимися частями аппарата точечной сварки.

Заключение

Мы рассмотрели технологию контактной точечной сварки, выявили основные ее преимущества, принцип действия, рассмотрели аппараты точечной сварки и технику безопасности при выполнении всего процесса.

Точечная сварка

Точечная сварка представляет собой процесс соединения металлов путем нагрева, проходящим через него током и деформации оплавленной зоны давлением. При этом нагрев происходит только в заданной точке. Такой вид соединения относится к разряду сварки давлением. Первые упоминания такого способа соединения металлов относится к 1877 году, его предложил русский изобретатель Бенардос Н.Н.

Точечная сварка — это также разновидность контактной сварки. При таком способе два электрода, находящиеся с двух противоположных сторон, проводят электрический ток силой 1-200 кА. Соединения металлов таким способом очень популярно. Примерно 30% сварных соединений происходит таким путем и в настоящее время наблюдается увеличение этого процента. Точечная сварка находит свое применение в машиностроении, авиационной промышленности, приборостроении.

Технология точечной сварки

Технология точечной сварки включает в себя принципы контактной сварки. Процесс соединения проходит следующим образом:

— с двух сторон детали находят сварочные электроды;
— через них пропускают электрический ток, вызывающий тепловое воздействие по закону Джоуля-Ленца;
— это тепловое воздействие между электродами сильно нагревают поверхность металла и оплавляют его;
— образуется литое ядро сварной точки диаметром 4-12 мм., которое сильно сжимается механическим путем.

Таким образом, получается плотное соединение поверхностей металлов. Технология точечной сварки может достигать 600 соединений в минуту. Толщина металла варьируется от 0,02 мкм. до 20 мм. Такая сварка применяется в электронной промышленности. А толщина 20 мм. позволяет применять ее в сельскохозяйственном машиностроении.

Технология контактной точечной сварки

Технология контактной точечной сварки определяется прочностью соединения размером и структурой сварной точки. Это в основном зависит от следующих факторов:

— размера поверхности сварочного электрода;
— силы подаваемого тока;
— время протекания через заготовку;
— состояния поверхности заготовки и величина усилия сжатия.

Технология контактной точечной сварки имеет разные режимы соединения металлов.

Продолжительность времени сварки немного больше. Умеренные силы тока плавно нагревают поверхность металла умеренным током, на рабочей поверхности не превышающий 100 А/мм 2 . Протекание тока обычно от 0,5 сек. до 3 сек. В процессе такого режима потребление мощности намного меньше, чем при жестком. Сварочные машины дешевле, так как не требуется большая нагрузка сети. Сварочная зона не подвергается сильной закалке, а поэтому этим режимом сваривают стали, склонные к закалке.

2. Жесткий режим.

При этом режиме время сварки намного меньше, чем при мягком. Этому способствует большее применение силы тока. Его плотность составляет 120-300 А/мм 2 при сварке стали. Давление сварочных электродов составляет 3-8 кг/мм 2 и протекание тока обычно 0,1-1,5 сек. Сварочные машины для такого режима испытывают значительную нагрузку сети, а поэтому потребление электроэнергии значительно выше. Существенное преимущество этого режима –повышенная производительность и уменьшение времени сварки. Таким способом соединяются высоколегированные стали, детали неодинаковой толщины, разноименные заготовки. Замечательно свариваются металлы с высокой теплопроводностью, например алюминий и медь, а также их сплавы.

Таким образом, технология контактной точечной сварки позволяет соединять разные металлы с достаточной прочность и скоростью выполнения сварочной работы.

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Сварка алюминия электродом в домашних условиях может проходить вполне на…

Технологический процесс точечной сварки, сфера применения и специфика работы сварочным оборудованием

Точечная сварка – один из видов контактной сварки, представляющий собой термомеханический процесс. Принцип работы состоит в том, что электрический ток проходит между электродами через металл, разогревает его и доводит до плавления. В результате две металлические детали соединяются в конкретной точке. В точке сварки образуется маленькая круглая отметина – ядро сварной точки.

Сферы применения

В производстве такая сварка применяется для соединения заготовок разной и одинаковой толщины: это могут быть пересекающиеся стержни, стальные листы, цветные сплавы, двутавры, уголки и иные профильные заготовки. Такой способ эффективен при сварке автомобильных и тракторных деталей и железнодорожных вагонов.

Нашлось применение точечной сварки и в домашних условиях. С помощью купленных или самодельных сварочных аппаратов проводят ремонт электрических кабелей, деталей микроэлектроники, бытовой техники и многого другого.

Режимы точечной сварки

Точечная сварки применяется в двух режимах: мягком и жёстком.

Мягкий режим

Мягкий режим проводится с применением умеренной силы тока (до 100 ампер), из-за этого место соединения деталей нагревается более плавно. Однако данный режим занимает больше времени по сравнению с жёстким.

Благодаря невысокой мощности сварочного аппарата, не возникает высокой нагрузки на электрическую сеть, а сам агрегат будет стоить не так дорого.

На этом режиме рекомендуется сваривать легированную сталь и сталь с высоким содержанием углерода.

Жесткий режим

Жёсткий режим осуществляется при помощи мощного оборудования и с применением сильного давления на электроды. Это обеспечивает высокую скорость и производительность сварки.

Однако для использования такого режима необходимо дорогое мощное оборудование, электрические сети подвергаются существенным нагрузкам.

Жёсткий режим применяется при сварке заготовок большой толщины, алюминиевых листов, медных сплавов и стойкими к коррозии сталями.

Необходимое оборудование

В зависимости от режима, в котором планируется вести работу, выбирается соответствующее оборудование. Сегодня в магазинах имеется большой ассортимент аппаратов для точечной сварки.

На крупных предприятиях устанавливаются дорогостоящие станки для данного типа сварки. Такой станок имеет высокую функциональность и может работать с самым разным металлом. Цена может меняться в зависимости от типа установленного на станке трансформатора.

Существуют легкие компактные аппараты для использования в быту. В их комплект входят трансформатор невысокой мощности, а также клещи.

Самым популярным аппаратом считается споттер. Он имеет самую низкую цену, но в комплекте отсутствуют специальные клещи. При этом ток передаётся через вывод, который присоединён к детали и электроду.

Примерная стоимость споттеров на Яндекс.маркет

Споттер имеет достаточно простую схему работы, а качество работы соответствует всем требованиям.

Применяемые электроды

Выбор вида электродов имеет большое влияние на качество сварочного шва. Электроды являются сменными, поэтому необходимо подбирать наилучшее решение для каждого конкретного случая.

Важнейшими параметрами являются высокая тепло- и электропроводимость. Медные электроды полностью соответствую этим требованиям. Также часто применяются бронзовые сплавы. Иногда вместо электрода используется электролитическая медь.

Ещё одним важным параметром является толщина электрода. Нужно помнить, что диаметр электрода в 2-3 раза должен превышать толщину свариваемых изделий.

Технологический процесс

Процесс точечной сварки проводится по следующим этапам:

Свариваемые элементы складываются внахлёст.
В месте будущего соединения элементы зажимают между двумя электродами. Эти электроды, будучи подключёнными к трансформатору, проводят ток к месту сварки.
С подачей тока происходит нагрев свариваемых деталей в точке, которая зажата между электродами.
Необходимо подождать, пока внутренние слои металла достигнут пластичности.
После выключения тока нужно некоторое время осуществлять давление на электроды. Это делается для того, чтобы расплавленный метал нормально кристаллизировался.

После проведения работы на месте сварки можно увидеть литую точку сварного соединения.

Преимущества и недостатки

Как и любой другой способ, точечная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Такой вид сварки позволяет достичь высокой скорости проведения работы. Благодаря высокой температуре нагрева, два куска металла соединяются быстро и равномерно. В результате удаётся избежать деформации соединяемых деталей. Поэтому такая разновидность сварки широко применяется в автомобилестроении.
Скромные затраты на проведение такой работы позволяют применять эту технологию для массового производства. Также сварочный процесс можно автоматизировать.
Точечная сварка позволяет значительно экономить электроэнергию по сравнению с другими, более энергоёмкими способами.
Данный способ соединения металлов достаточно прост и известен очень давно. Технологический процесс подробно описан и широко применяется.

Точечный метод сварки не используется для соединения слишком толстых деталей. В противном случае, шов может получиться недостаточно крепким и детали можно будет легко разбить.
Требуется достаточно большая площадь для места проведения сварочных работ.
Внешний вид соединённых деталей не отличается особой привлекательностью. Зачастую точечную сварку применяют в тех местах, которые скрыты от человеческих глаз.
Проведение такого вида сварки является очень опасным занятием. Необходимо соблюдать все меры предосторожности во избежание различного рода травм. Сварщику приходится работать с высоким напряжением тока, кроме того, необходима хорошая защита от искр и брызг металла.

Виды точечной сварки и этапы работ

Точечная сварка особенно необходима там, где требуется соединить детали с относительно тонкой стенкой. К примеру для металла толщиной не более 2 мм.

Для соединения деталей используются разные способы сварки. Одной из широко используемых видов является точечная сварка. Особенно она необходима там, где требуется соединить детали с относительно тонкой стенкой. Это относится к частям корпуса электротехнических приборов и различным конструкциям из листовой стали, толщина которых не более 2 мм.

Принцип проведения работ

Сварка, выполняемая точечно в одной или нескольких местах деталей, относится к разновидности контактной сварки.

Нагрев металлического сплава и его последующее расплавление при этой технологии осуществляется за счет тепла, которое возникает за счет пропускания тока по электродам через соединяемые внахлест детали в области их плотного сжатия. Для этого параллельно с пропусканием электрического тока проводится механическое сжимание электродами соединяемых частей. При тесном контакте расплавленных участков происходит их сплавление, усиленное точечным диффузным проникновением при сжатии частей металла.

Контактная точечная сварка отличается:

мгновенным выполнением соединения (несколько секунд);
большим значением сварочного тока (свыше 1000А);
малым напряжением в рабочей зоне (от 1 до 10 В);
применением сжимающего сдавливания в точке сварки (от 10 до 100 кг и выше);
точечной областью сплавления.

Нагрев металла объясняется законом Джоуля Ленца, когда низкое сопротивление электродов обеспечивает хорошую электропроводность в месте его контакта с металлической поверхностью и усиливает силу тока в этом месте. Передавая максимально возможный ток металлическим деталям, электрод способствует их нагреву в месте соединения за счет большого сопротивления металла, препятствующего прохождению этого тока.

Максимальный нагрев в месте контакта электродов с поверхностью детали приводит к расплавлению металла в этом месте. При температуре плавления происходит образование литых точечных ядер, диаметр которых колеблется в диапазоне от 4 до 12 мм. Детали приваривают точечно в одном или нескольких местах.

При таком соединении его прочность напрямую зависит от структурного строения и размера точечного сплавления. Эти характеристики зависят от следующих факторов:

вида используемых электродов;
характера и силы тока при проведении сварки;
времени воздействия тока на соединяемые детали;
величины сжимающего усилия;
качества, толщины и характеристик металла свариваемых поверхностей.

Этапы работы

Сначала создается плотный контакт деталей с помощью зажима между электродами.
После пропускания тока через электроды проводится точечное нагревание металла до температуры плавления с образованием ядра. При продолжении пропускании тока жидкое ядро увеличивается и достигает максимальной величины. Внутри расплавленного ядра происходит межкристаллическая перестройка металла с образованием новых структурных связей.
Одновременно проводится деформационное воздействие на зону контакта до окончательного формирования нужного размера точечного соединения. Достаточное сжимающее усилие обеспечивает плотное прижимание соединяемых частей и за счет этого происходит формирование вокруг зоны жидкого ядра уплотненного пояса, препятствующего выплескиванию расплава из зоны контактной сварки.
Последним этапом процесса сварки является отключение тока и охлаждение жидкого ядра металла с его постепенной окончательной кристаллизацией. При этом он становится меньше по размерам. При быстром охлаждении может возникнуть остаточное напряжение, которое негативно отражается на качестве соединения. Чтобы не допустить этого, усилие сжатия электродов снижают постепенно, не прерывая сразу вместе с отключением тока после выполнения работ. Это обеспечивает правильную структуру металла без напряжения в межкристаллических связях. Иногда на последней стадии работы советуют увеличить сжимающее усилие, чтобы обеспечить полную проковку металла в месте соединения и его однородность без присутствия напряжений.

Виды точечной сварки

Выполнение работ с использованием мягкого режима отличается постепенным нагревом металла соединяемых деталей с использованием умеренного по силе плотности тока (не более 100 ампер/мм 2 ). Время разогрева от 0,5 до 3 секунд. При таком режиме происходит меньший расход потребляемой мощности и нагрузки на сеть. Поэтому он не нуждается в повышенных требованиях к мощности. Все это ведет к небольшой степени закалки зоны нагрева. Такой щадящий режим работы хорошо подходит для соединения сталей, которые чувствительны к термообработке и подвержены быстрой закалке появлением напряжения при агрессивных условиях проведения сварочных работ.

Технология жесткого режима основана на применении тока с высоким значением плотности и большим усилием сжатия при сдавливании деталей. Ток может иметь плотность до 300 ампер/мм 2 , а усилие сдавливания колеблется в интервале 3-8 кг/мм 2 . Время воздействия значительно короче, чем при выполнении работ в мягком режиме, и может продолжаться от 0,1 до 1,5 сек.

Для такого режима требуется использовать аппарат для точечной сварки, потребляющий значительную мощность. Зато процесс соединения деталей осуществляется быстро, обеспечивая высокую степень производительности. Жесткий режим сварочных работ часто используется для соединения медных или алюминиевых сплавов, а также легированных стальных изделий с большой теплопроводностью. Работа в таком режиме помогает сохранить их коррозионную устойчивость.

Применяемое оборудование

Аппарат точечной сварки различается, прежде всего, потребляемой при работе мощностью. Он может быть в виде машины с большими габаритами и высоким уровнем производительности, но потреблять при этом большую мощность.

Также есть устройства, имеющие вид небольшого переносного аппарата, который можно использовать для проведения разовых сварочных работ в быту.

Существующие сварочные аппараты отличаются характером тока в процессе выполнения сварного соединения. Он зависит от принципа устройства и схемы электрической замкнутой цепи.

Сварочное оборудование для точечной сварки производят в виде:

машин, которые осуществляют сварное соединение на переменном токе;
аппаратов, использующих токи низкой частоты;
машин, проводящих сварку в режиме конденсатора;
машин, использующих для сварки постоянный ток.

Наибольшее применение имеет точечный сварочный аппарат, который осуществляет процесс сварки на переменном токе. В таких машинах напряжение для работы получают путем преобразования сетевого напряжения 220 или 380 вольт с использованием трансформатора, время работы которого регулируется специальным модулем, управляющим контроллером и другими приборами, включенными в схему.

Конденсаторный режим сварочных работ состоит в постепенном накоплении электроэнергии конденсатором во время его зарядки. Затем осуществляется быстрый расход этой электроэнергии при генерации большого импульса тока. Это дает возможность проводить процесс очень быстро и расходовать при этом меньшую электроэнергию и мощность. Импульсный расход электроэнергии дает максимально сконцентрированное тепло за короткий промежуток времени, что создает минимальную термическую зону соединения деталей. Примером конденсаторной машины является аппарат точечной сварки МТК-2002ЭК.

К машинам, работающим на постоянном токе, относится устройство МТВР-19053. Оно имеет особую конструкцию хоботов и вставленных в них электродов. Это дает возможность выполнять сварное соединение различных по форме и размеру деталей.

Какие электроды нужны для точечной сварки

Электроды бывают прямой и фигурной формы. В основном используются прямые устройства, т. к. они обеспечивают свободный доступ к точке соединения.

Форма наконечника электродов бывает плоской и сферической и характеризуется соответственно размером диаметра (d) плоского сечения или радиусом (R) сферического конца. От этих размеров зависит величина контактной площади электрода с поверхностью металлической детали, что напрямую влияет на плотность подаваемого тока и силу сдавливания деталей. От этих характеристик зависит величина полученного расплава и размеры ядра.

Электроды, имеющие сферическую форму наконечника, более устойчивы к изнашиванию и не так чувствительны в случае их неправильной ориентации к поверхности детали при установке. Поэтому их особенно рекомендуют применять для сваривания мягких сплавов на основе алюминия или других, т. к. они, в отличие от изделий с плоским сечением наконечника, не оставляют вмятин и повреждений на поверхности. На практике сферические электроды преимущественно используют при точечной сварке любых сплавов.

Размеры электродов обозначены в ГОСТе 14111-90 и имеют значения от 10 до 40 мм. Их выбор зависит от размера толщины соединяемых деталей. Рекомендуемые для определенной толщины размеры рабочей зоны электродов показаны в таблице:

Существенное влияние оказывает также материал, из которого изготовлен электрод. Он определяет характеристики электрического сопротивления, теплопроводности и прочности электрода при повышенных температурах. При циклических изменениях высокой температуры и нагрузки электрод подвергается повышенному износу в месте рабочей зоны. Поэтому эта часть электрода изготавливается из жаропрочных сплавов меди с высокой электропроводностью и большой проводимостью тепла.

Область применения

Точечная сварка используется в промышленном масштабе при производстве конструкций путем штамповки с одновременной точечной сварочной стыковкой. Этот способ соединения применяется в изготовлении деталей для автомобилей, самолетов, космической, сельскохозяйственной и другой техники, имеющей в конструкции профильные формы. Также такая сварка применяется для создания миниатюрных узлов в приборостроительной сфере, в том числе для производства электронных устройств, где используются детали с тонкой стенкой.

Общая информация о точечной сварке

Контактная точечная сварка — один из самых популярных методов сварки. Он позволяет быстро и качественно соединить тонкие металлы. В этой статье мы расскажем, что такое точечная сварка, какова технология контактной точечной сварки и какие дефекты могут получиться, если выполнить сварку неправильно.

Общая информация

Точечная контактная сварка — это одна из разновидностей контактной сварки. Помимо точечной есть еще стыковая, шовная и прочие типы контактной сварки, но именно точечная получила наибольшее распространение, так что о ней и поговорим в этой статье. Точечная контактная сварка применяется во многих сферах: от строительства до авиастроения. Так, например, при конструировании современных лайнеров на корпусе располагаются миллионы точек, образующих прочный шов.

Принцип работы прост: с помощью электрического разряда металл нагревается в определенной точке до температуры своего плавления. Одновременно с этим две детали прижимаются друг к другу с определенной силой. Под действием температуры и механической нагрузки детали соединяются между собой. Образуется очень эстетичный и надежный шов.

Многоточечная сварка отличается от других видов контактной сварки некоторыми особенностями. Прежде всего, точечный метод позволяет существенно сократить время сварки (одна «точка» шва формируется за долю секунды), при этом в работе используют большие значения сварочного тока (более 1000 ампер), также устанавливают маленькое напряжение (не более 10 ватт), зона плавления небольшая (от нескольких мм до 1-2 сантиметров), используется значительная механическая нагрузка, которая может доходить до нескольких сотен килограмм.

В большинстве случаев точечная сварка применяется, когда нужно внахлест соединить тонкий листовой металл или стержневые материалы. Точечная сварка способна соединить металл толщиной от 1 миллиметра до 3 сантиметров, но такие показатели избыточны и на практике вам не придется сваривать детали толще 5-7 миллиметров. По этой причине точечная сварка отлично подходит для кузовных работ.

Достоинства и недостатки

Большая популярность точечной сварки своими руками обуславливается множеством достоинств. Для работы вам не нужны электроды, проволока, флюсы и так далее. А это экономит не только время, но и финансы. Также деформация металла незначительная и то лишь в местах «точек», аппаратом для точечной сварки очень удобно работать, с этой задачей справится даже новичок. Сам шов получается очень аккуратным, рабочий процесс дешевле аналогов, его можно легко автоматизировать. Именно многоточечная сварка способна выполнять огромный объем работы, формируя до нескольких сотен сварных «точек» в минуту.

Недостатки незначительные и их немного. Швы, выполненные методом точечной сварки, не обладают такой хорошей герметичность, как соединения, выполненные с помощью электродов, например. Также в зоне формирования «точки» может быть избыточное напряжение, за этим нужно следить.

Технология сварки

Технология контактной точечной сварки состоит из трех этапов, которые мы подробно опишем. Сначала детали подготавливают (об этом мы поговорим далее более подробно). Затем детали располагаются под жалом сварочного аппарата и подвергаются сжатию, в итоге поверхность металла деформируется, образуется небольшое углубление — точка. Затем подается электрический ток, металл нагревается, плавится и в «точке» образуется так называемое жидкое ядро. Постепенно ток проникает через все ядро, и оно увеличивается в размерах. «Точка» становится частью сварного шва. А благодаря предварительной деформации деталей металл не разбрызгивается при плавлении и шов получается аккуратным, его не нужно зачищать.

Затем подача тока приостанавливается, металл охлаждается и кристаллизируется. Жидкое ядро становится литым. Но есть нюанс: при охлаждении ядро может несколько уменьшиться в размере и образуется остаточное напряжение. Оно нежелательно, с ним можно бороться разными методами. Мы рекомендуем перед завершением процесса сварки прижать детали посильнее друг к другу, чтобы как следует их прокалить и сделать шов более однородным. В остальном точечная сварка своими руками очень проста и не требует от сварщика высокой квалификации.

Подготовка металла

Точечная сварка своими руками, как и любой другой метод сварки, требует предварительной подготовки металла. Для этого нужно зачистить места будущего шва от загрязнений, коррозии и окисной пленки (если имеется). Если этого не сделать, то мощность будет утеряна при сварке и увеличится степень износа сварочного аппарата. Чтобы зачистить металл используйте метод пескоструйной очистки, болгарку с металлической щеткой или наждачкой. Также можно деталь небольшого размера травить в специальном растворе.

Отдельно обратите внимание на подготовку алюминия и его сплавов. На поверхности этого металла есть толстая оксидная пленка, которая препятствует полного прогреву и провару детали. Так что тщательно удалите ее перед началом работ. Это особенно важно, если предстоит сварка особо важных конструкций.

Оборудование для сварки

Для точечной сварки своими рукамивам понадобится оборудование. Можно использовать аппарат, работающий на постоянном или переменном токе, аппарат конденсаторного типа или оборудование, работающее на низкой частоте. Все эти типы отличаются силовым электрическим контуром и формой сварочного тока. Также у каждого типа есть свои плюсы и минусы, не слушайте тех, кто говорит вам о превосходстве того или иного оборудования. Мы в своей практике используем аппарат, работающий на переменном токе, это самый распространенный вариант. Вы можете выбрать и другой тип оборудования.

Обратите внимание на современную сварку TIG LORCH, она очень технологична.

Возможные дефекты сварки

При должном опыте и наличии знаний в голове точечная контактная сварка не должна получиться плохой. Тем более, она не так сложна и ее основам можно довольно быстро обучиться. Но если были допущены ошибки или работу поручили неопытному мастеру, то возможны различные дефекты. При этом они образуются не в месте точек, а по основному металлу.

Дефекты могут быть различных типов. Зачастую литое ядро получается слишком большим или маленьким, или же оно смещается в сторону от центра стыка. Также расстояния между точками бывают слишком большими и шов получается не сплошным. Иногда во время работы новички могут неправильно настроить аппарат, что приводит к избыточной деформации металла.

Но самый опасный дефект — это не проваренное литое ядро или вовсе его отсутствие. Такая деталь, конечно, сможет выдержать небольшие нагрузки, но вскоре просто сломается в месте стыка. При этом дефект может обнаружиться при самых необычных условиях, например, при перепадах температур (деталь вынесли из теплого цеха зимой на улицу).

Если была допущена ошибка, но деталь не сломалась, то не думайте, что вам повезло. Скорее всего, в месте непровара или любого другого типа дефектов уже начала образовываться коррозия. Так что разрушение детали — это лишь дело времени.

Чтобы выполнить сварку правильно, придерживайтесь наших рекомендаций: точка должна располагаться посередине стыка, литое ядро не должно быть слишком большим или слишком маленьким, не должно быть пористым и не должно содержать шлаковых включений, нет трещин, нет слишком большого напряжения в зоне сварки. Не спешите, больше практикуйтесь. Только с опытом вы сможете понять все особенности точечной сварки.

Вместо заключения

Контактная сварка — очень удобная технология. Она не требует применения проволоки и флюса, также существует ручная и автоматическая контактная сварка, вы можете выбрать оборудование для своих потребностей и бюджета. На видео ниже самодельная точечная сварка для сварки авто. Чтобы ее сделать вам не нужны знания в электротехнике и схема точечной сварки, достаточно 15 минут свободного времени и ваш аппарат будет готов. Оставляйте комментарии, делитесь статьей в социальных сетях. Желаем удачи!

Что такое точечная сварка. Принцип работы и особенности

Уже более 150 лет людям известен способ соединения металлов, называемый точечной сваркой. Этот способ позволил автоматизировать и сделать массовым производство автомобилей, сельскохозяйственной техники, самолетов и тысяч наименований бытовой продукции. Благодаря относительно простому принципу действия, точечная сварка приходит и в быт обычных мастеров-любителей, автослесарей, жестянщиков.

Принцип действия точечной сварки

Технология контактной сварки работает довольно просто — детали плотно сжимаются и через кратчайшее расстояние подается мощный электрический импульс. Металл разогревается, в точке соприкосновения образуется расплавленное ядро. Так как детали сжаты, происходит диффузия металлов. Ток выключается, точка остывает, металл кристаллизуется. Сварная точка получается прочной, при попытке разорвать соединение лопается материал рядом с точкой. Принцип работы аппаратов сварки — генерирование этого импульса и плотное сжатие деталей.

Чтобы импульс тока хорошо разогрел металл, он должен быть с большой силой и низким напряжением. Промышленные аппараты имеют характеристики: напряжение на контактах всего 1 — 3 Вольта, способны давать силу тока в 10 — 15 килоАмпер.

Устройство аппарата точечной сварки

Любой аппарат точечной сварки состоит из двух блоков:

источник питания;
зажимные клещи.

Чтобы получить мощный разряд при небольшом напряжении, потребуется трансформатор индукционного типа. Соотношение первичной и вторичной обмоток позволяет получить электрический импульс, достаточный для расплавления металла.

Зажимные клещи состоят из двух медных или графитовых контактов, расположенных на разных рычагах, и прижимного механизма. Прижимы бывают с разным приводом:

Механические. Состоят из мощной пружины и рычага, сжатие металлов происходит за счет мускульной силы. Применяются в самодельных или бытовых аппаратах, не дают должного контроля за степенью сжатия, обладают малой производительностью.
Пневматические. Наиболее популярны для переносных ручных аппаратов, легко регулируются при помощи изменения давления в воздушной магистрали. Недостаток — сравнительно медленные, не дают возможности изменения давления в процессе сваривания.
Гидравлические. Не так популярны, гидравлический привод также медленный, но обладает большей широтой настроек, благодаря применению перепускных регулируемых клапанов.
Электромагнитные. Самые «молниеносные», применяются как на ручных аппаратах, так и на больших стационарных. Позволяют регулировать сжатие металлов в процессе сварки, что позволяет добиться провара и отсутствия «выплесков» металла.

Усложнение конструкции возможно при использовании контуров жидкостного охлаждения на нагруженных аппаратах, применении различных систем управления током и прижимом, роботизации перемещения электродов.

Где применяется

Точечную сварку применяют для соединения различных конструкционных металлов и сплавов. Особенности технологии — экологичность, скорость, надежность, легкость автоматизации — позволяют широко применять ее в:

автомобилестроении для сборки кузовов;
ювелирном деле для соединения деталей;
микроэлектронике для спайки микросхем;
производстве сварных арматурных каркасов для монолитных плит;
производстве корпусов, деталей товаров народного потребления.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ точечной сварки особо выделяются:

прочность соединения;
технологичность;
экономичность;
возможность соединения как толстых, так и ультратонких деталей;
возможность автоматизации и роботизации сварочного процесса;
высокая культура производства и экологичность;
универсальность в материалах и возможность масштабирования.

Среди недостатков можно выделить:

сложность диагностики сварного соединения;
требования к чистоте металлов при сварке;
сложность настройки аппаратуры.

Оборудование и материалы для точечной сварки

Чтобы варить точками необходимы:

аппарат для точечной сварки;
свариваемые зачищенные детали;
для защиты деталей от коррозии можно применять токопроводящий грунт или мастику.

Техника безопасности при точечной сварке

Главное при использовании аппаратов точечной сварки — соблюдение правил электробезопасности. При эксплуатации техники не должно быть оголенных контактов, нарушений изоляции кабелей. Все контакты при подключении аппарата к сети должны соответствовать номинальным параметрам, обязательно применение дифавтоматов и заземления.

При удерживании металлов используйте диэлектрические перчатки, рукоять клещей должна быть надежно заизолирована.

Средства защиты

Стандартный набор сварщика вполне подойдет для работы с точечной сваркой. Плотная роба, хлопчатобумажные или спилковые перчатки, прозрачный щиток или очки, респиратор или вытяжка — вот весь набор средств защиты.

Меры безопасности

Всегда проверяйте оборудование перед началом работ! Детали корпуса должны быть надежно заземлены, ручки и держаки — заизолированы.

Обслуживание и перенастройка аппарата производится в выключенном состоянии.

Педаль или кнопка управления должна находиться в удобном месте.

Сварщик должен прочно держать заготовку или инструмент, твердо и устойчиво стоять.

Технология и процесс точечной сварки

В зависимости от толщины металлов, их вида, условий технология сварки может отличаться деталями. Но в целом порядок работ одинаков.

Точечная варка происходит в несколько этапов:

Подготовка поверхностей. Они должны быть очищены от непроводящих ток лакокрасочных материалов и окислов, а также без напряжения плотно присоединяться.
Сжимание деталей. Для этого привод клещей прочно сжимает поверхности, они частично деформируются. Это нужно для возникновения участков проведения тока именно между контактами клещей.
Нагрев деталей электрическим импульсом. Чем толще детали, тем дольше приходится держать нагрев. Импульс может быть как постоянный, так и с регулируемой силой тока, переменный.
В автоматических станках есть этап ослабления давления на детали — это нужно для предотвращения выдавливания металла из расплавленного ядра. В ручных механических клещах этот этап пропускается.
Ток выключается. На глаз момент выключения тока можно определить по нагреву области между электродами — как только металл начинает краснеть, ток отпускается.
Прижим или проковка во время остывания металла. Нужны для формирования прочной кристаллической структуры сварной точки.
Деталь готова.

В зависимости от вида металлов применяются различные настройки. Качество соединения зависит от технологии сварки, типа импульса, режимов сжатия деталей.

Дефекты и причины их возникновения при точечной сварке

Несмотря на технологичность, точечная сварка требует точных настроек и постоянного контроля за качеством на производстве. Среди дефектов можно выделить:

Прожог. Он выглядит как отверстие в обеих деталях, сплавленные края легко отрываются.При слишком высокой силе тока, большой длительности импульса или избыточной силе сжатия металл перегревается и стекает. Для снижения риска прожога стоит снизить силу тока или прижима.
Выплески. При сильном сжатии или долговременном слабом импульсе металл выходит из расплавленного ядра, на его месте образуется пустота. При работе выплески выглядят как искры, вылетающие из точек. До известного предела выплеск не вредит, так как компенсируется сжатием деталей, но точка будет менее надежной — толщина вокруг точки неизбежно уменьшается.
Непровар. Слабый импульс, недостаточная сила сжатия, ослабление клещей при сваривании приводят к непрогреву ядра. Такая точка будет «склеена», но при нагрузке оторвется. Непровар может возникнуть, если сварные точки расположены рядом — соседняя точка выступает шунтом, через который проходит часть электрической энергии. Соответственно, она не будет затрачена на расплав металла.
Уменьшение диаметра сварки. Если импульс будет коротким или детали не будут прилегать плотно, образуется недостаточная площадь расплава. В этом случае в одной точке может быть один или несколько микрорасплавов, которые в сумме значительно слабее монолитной точки.

Трещины и разрушение основного металла. Возникают в случае отсутствия сжатия, близости точки к краю нахлесточной полосы, грязном металле. Визуально при помощи увеличительного стекла этот дефект обнаружить легко.

Исправление дефектов сварки

Диагностика точечной сварки довольно сложная процедура. Привычные ультразвуковые методы исследования не дают точной картины, поэтому на производствах с автоматизацией проводят тесты с разрушением контрольных образцов.

Выявленные дефекты исправляются следующими методами:

повторным провариванием точкой;
высверливание и последующая сварка полуавтоматом;
наружные выплески поддаются зачистке;
проковка горячей точки;
установка сварной или вытяжной заклепки.

Обозначения точечной сварки на чертежах по ГОСТ

Порядок в производстве обеспечивается правильной технической документацией. Точечная сварка имеет свое обозначение на чертеже, которое дополняется специальным буквенным кодом. На лицевой плоскости обозначаются контуры свариваемой области, и крестами места точек. На боковом разрезе точка сварки выглядит как состыкованные заштрихованные плоскости.

Обозначение сварных точек производится на чертежах по ГОСТ 15878-79. Там же оговорены все условные обозначения и дополнительные данные.

Покупать или сделать своими руками?

Несмотря на распространенность технологии, стоимость профессионального оборудования довольно высока. Поэтому среди домашних мастеров ходят схемы самостоятельного изготовления устройства для точечной сварки из простейшего трансформатора и механических клещей. Сделать своими руками можно как мощный аппарат для соединения 4-5 мм металла, так и ювелирный прибор, способный помочь радиомеханику. Ручная работа в гараже не требует дорогого оборудования.

Такой аппарат вполне способен варить неответственные стыки. Если же от прочности сварки зависит жизнь человека (например, кузовной ремонт), лучше приобрести заводское устройство машинной точечной сварки с пневматическим приводом клещей и настраиваемым контроллером или применить другие виды сварки.

Качество изготовления заводских аппаратов выше, они рассчитаны под конкретные задачи, прочность соединений выше, присутствует техника безопасности. Эти аппараты позволяют варить много, и настроены на работу на производствах.