Если вы новичок в контактной сварке или хотите получить более четкое представление о ней, вам обязательно нужно внимательно прочитать эту статью. Эта статья познакомит вас с миром контактной сварки. Независимо от того, являетесь ли вы новичком или хотите расширить свои знания, эта статья предоставит вам ценную информацию.
Что такое контактная сварка?
Контактная сварка – это высокоскоростной и экономичный метод соединения металлов. Этот метод сварки подходит для соединений внахлестку, стыков или соединений, не требующих герметичности, толщиной менее 6 мм для тонколистовых конструкций. Конечно, он также может сваривать более толстые и крупные металлические детали, но его общие характеристики могут быть не такими хорошими, как у некоторых других методов сварки.
Определение и основы
Контактная сваркаметод, при котором соединяемые детали помещаются между двумя электродами. При пропускании тока через детали и точки контакта происходит резистивный нагрев, выделяющий тепло в месте соединения деталей. Этот локальный нагрев заставляет область плавиться или становиться податливой, в то время как давление двух электродов связывает металл вместе.
Когда ток протекает через проводник, он выделяет тепло из-за сопротивления. Чем выше сопротивление при постоянном токе, тем больше тепла выделяется. В точке соприкосновения металлов сопротивление намного больше, чем внутри самого металла. Поэтому, когда через контакт между металлом и электродом проходит большой ток, металл быстро нагревается из-за огромного тепла. В этот момент металл становится очень пластичным, и под действием давления два куска металла надежно соединяются друг с другом.
Принцип работы контактной сварки
Принцип контактной точечной сварки и формирование соединений показаны на рисунке 1-1. Металл А и металл Б помещаются между двумя электродами и к электродам прикладывается давление. С помощью трансформатора контактной сварки между двумя электродами подается мощный ток. Контактные поверхности заготовок образуют физическую точку контакта, которая постепенно расширяется по мере ее нагревания током. Пластическая деформация и тепло постоянно активируют атомы в точке контакта, что приводит к образованию расплавленного ядра. Расплавленное ядро растет в виде столбчатых кристаллов, выталкивая компоненты сплава с более высокой концентрацией навстречу друг другу. Когда электроды сварщика отходят от поверхности металла, а металл остывает, заготовки свариваются между собой, создавая прочную металлическую связь. Поверхность соединения исчезает, оставляя после себя сварочный самородок.
1-1
Факторы, влияющие на контактную сварку
Контактная сваркаэто метод сварки, при котором электрический ток используется для выработки тепла для соединения металлических компонентов. Как упоминалось ранее, принцип контактной сварки в основном основан на законе нагрева Джоуля, согласно которому выделение сварочного тепла в первую очередь определяется такими параметрами, как ток, сопротивление и время сварки. Его можно выразить следующей формулой:
Q = I²Rt
Значение каждого параметра сварки:
Q — Тепло (Дж)
I — Сварочный ток (А)
R — Сопротивление (Ом)
t — Время сварки (с)
Сварочный ток
Ток оказывает существенное влияние на выделение тепла при сварке, как показано в формуле. Квадратное значение тока влияет на нагрев, а это означает, что чем выше ток, тем быстрее будет увеличиваться нагрев. Поэтому при настройке параметров сварки перед сваркой крайне важно установить соответствующий ток. Если сварочный ток слишком мал, сварной шов не расплавится и не образуется ядро плавления. Если ток слишком велик, сварочный стержень будет быстро расти, что приведет к чрезмерному разбрызгиванию во время сварки и повреждению электродов.
Сварочный ток в основном делится на переменный ток (AC) и постоянный ток (DC), как показано на схеме ниже.аппараты для точечной сваркиИспользуемые нами машины также делятся на машины для точечной сварки постоянного тока и машины для точечной сварки переменного тока. Машины для точечной сварки постоянным током используют трехфазный источник питания, обеспечивающий сбалансированное распределение мощности, и могут достигать частоты сварки более 1000 Гц, что обеспечивает высокую точность сварки. Их преимуществом также является низкое энергопотребление от электросети, что делает эти энергосберегающие сварочные аппараты все более популярными среди производителей обрабатывающей промышленности. Аппараты точечной сварки переменного тока имеют однофазную мощность 50 Гц, высокую длительную нагрузочную способность и высокие требования к электросети. Кроме того, они имеют низкую сварочную мощность, что требует более длительного времени сварки.
Контактное сопротивление
Из формулы легко увидеть, что сопротивление прямо пропорционально выделяемому теплу. Чем выше сопротивление, тем больше тепла выделяется во время сварки. Сопротивление распределяется по различным частям электрода и заготовки. Во время сварки наибольшее сопротивление возникает в точке контакта заготовки, что приводит к наибольшему выделению тепла. Далее идет сопротивление в месте контакта заготовки с электродом. Однако, поскольку электрод охлаждается водой и быстро остывает, температура быстро снижается. С другой стороны, контактное сопротивление между заготовками хотя и исчезает, но имеет плохой отвод тепла, что приводит к высоким температурам. Поэтому только небольшая область между заготовками может достичь температуры, необходимой для формирования ядра плавления и сварки.
Кроме того, на сопротивление влияют температура и давление электрода. С повышением температуры предел текучести металла снижается, увеличивается площадь контакта между заготовками, а также между заготовкой и электродом, что приводит к снижению сопротивления. Увеличение давления электрода делает поверхность детали более гладкой, увеличивая площадь контакта и уменьшая сопротивление. В результате возникает явление, когда при сварке типичных материалов сопротивление увеличивается вскоре после включения питания, а при отключении питания и формировании ядра плавления сопротивление начинает уменьшаться.
Время сварки
Чем дольше время сварки, тем выше выделяется тепло. В этой формуле ток и время могут дополнять друг друга. Если вам нужен прочный сварной шов, вы можете установить на короткое время высокий ток, чтобы быстро генерировать тепло и сформировать стержень плавления для завершения сварки. В качестве альтернативы вы можете установить низкий ток на более длительное время, но у этого подхода есть предел. Если время установлено слишком большим, это может привести к чрезмерному разбрызгиванию и прилипанию электрода. Будь то ток или время, существуют ограничения. При настройке параметров нужно учитывать материал и толщину заготовки, а также мощность сварочного аппарата.
Свойства материала
Материал заготовки в значительной степени влияет на ее удельное сопротивление, которое играет важную роль в тепловыделении при сварке. При сварке нержавеющей стали, которая имеет высокое удельное сопротивление и плохую теплопроводность, тепло выделяется легче, но его труднее рассеивать, поэтому требуются меньшие токи. При сварке алюминиевых сплавов с низким удельным сопротивлением и хорошей теплопроводностью тепло выделять труднее, но рассеивать его легче, поэтому требуются большие токи. Такие металлы, как серебро и медь, обладают высокой теплопроводностью и низким удельным сопротивлением, поэтому даже при больших токах они не выделяют много тепла, но могут его отводить. Поэтому эти металлы не пригодны для контактной сварки, но могут использоваться в качестве электродных материалов.
Конструкция и геометрия электродов
Форма и материал электрода также влияют на выделение тепла. Площадь контакта электрода с заготовкой влияет на плотность тока. Частое использование электродов может привести к их износу и деформации, увеличению площади контакта и снижению прочности сварки. Поэтому нам необходимо своевременно ремонтировать и заменять наконечники электродов. Теплопроводность и сопротивление электрода влияют на теплообмен. Поэтому следует выбирать материалы с хорошей теплопроводностью и низким сопротивлением.
Подготовка поверхности
Форма и материал электродов также влияют на выделение тепла. Площадь контакта электрода с заготовкой влияет на плотность тока. Когда наши электроды часто используются и изнашиваются, площадь контакта увеличивается, что приводит к снижению прочности сварки. Поэтому нам необходимо своевременно ремонтировать и заменять наконечники электродов. Теплопроводность и удельное сопротивление электродов влияют на теплообмен. Поэтому следует выбирать материалы с хорошей теплопроводностью и низким удельным сопротивлением.
Виды Резiпозиция Сварка
Из-за различных характеристик продукции и требований к сварке для выполнения задачи используются разные процессы контактной сварки. В зависимости от процесса сварки контактную сварку можно разделить на точечную, выступающую, шовную и стыковую сварку.
Точечная сварка
Точечная сварка— метод сварки, при котором металл сжимается верхним и нижним электродами и сваривается путем пропускания через него тока. Это традиционная форма контактной сварки, простая в эксплуатации и требующая от рабочих относительно низкого уровня квалификации. Благодаря уникальному процессу сварки точечная сварка является основным выбором для сварки металлических компонентов в аэрокосмической технике и широко используется при сварке кузовов автомобилей и других компонентов. Обычно он используется для сварки тонких листов низкоуглеродистой стали, алюминия, нержавеющей стали, оцинкованной стали и других тонких листов, обычно толщиной около 3 миллиметров.
Шовная сварка
Шовная сваркаобычно предполагает соединение краев двух металлических компонентов. Две металлические заготовки помещаются между двумя роликовыми электродами. Пока один электрод катится и оказывает давление, происходит непрерывный или прерывистый разряд. Тепло, выделяющееся в точке прокатки электрода, расплавляет детали и соединяет их вместе, образуя непрерывный сварной шов. Этот метод широко применяется для сварки металлических деталей, требующих герметичных соединений. Поскольку зона сварки относительно длинная, во избежание смещения мы обычно используем точечную сварку для позиционирования перед сваркой шва.
Проекционная сварка
Выступающая сваркапредставляет собой разновидность точечной сварки, при которой формирование точки сварки аналогично точечной сварке, но выступающая сварка обычно используется для заготовок с выступающими точками. Наличие этих выступающих точек ограничивает площадь прохождения тока, увеличивая плотность тока в зоне сварки. Этот концентрированный нагрев облегчает соединение стыка. Этот метод сварки известен как выступающая сварка. Выступающая сварка может образовывать в соединении одновременно один или несколько ядер плавления. При сварке ток, необходимый для выступающей сварки в одной и той же точке сварки, меньше, чем для точечной сварки. Однако прежде чем каждый выступ будет разрушен, ток должен расплавить выступ; в противном случае может образоваться значительное количество брызг. Выступающая сварка может использоваться для сварки гаек, болтов или пластин с выступающими точками и широко используется в производстве электронных и автомобильных компонентов.
Стыковая сварка
Стыковая сваркавключает в себя выравнивание торцов двух металлических заготовок, размещение их между электродами, надежное скрепление двух заготовок и использование сильного тока для выработки тепла, плавление контактной поверхности заготовок и соединение их вместе. Стыковая сварка подразделяется на стыковую сварку оплавлением и стыковую сварку сопротивлением.
Стыковая сварка оплавлением — это быстрый процесс сварки, в котором используется сильный ток для быстрого плавления заготовок и приложение давления для образования твердофазного соединения. Он обычно используется для сварки металлических стержней, листов и труб больших площадей поперечного сечения, максимальная площадь которых достигает 20 000 мм² и выше. Во время процесса сварки разрядом в точке контакта образуются искры, отсюда и название стыковой сварки оплавлением. Он может сваривать высокоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы, а также разнородные металлы, такие как медь и алюминий.
При контактной стыковой сварке используется тепло сопротивления для приведения соединений деталей в пластическое состояние при высоких температурах, завершая процесс сварки усилием ковки. Он подходит для сварных соединений с площадью поперечного сечения до 250 мм², часто используется для сварки металлических проволок, стержней и полос небольшого сечения.
Важность в производстве
- Контактная сварка не требует добавления металла в процессе сварки, что обеспечивает высокую эффективность сварки и минимальное загрязнение.
- Благодаря своей последовательности и стабильности, контактную сварку легко автоматизировать, она легко интегрируется с системами автоматизации, что еще больше повышает эффективность производства и экономит трудозатраты.
- По сравнению с другими методами сварки контактная сварка экономически эффективна. Во-первых, стоимость оборудования для контактной сварки сравнительно невелика, во-вторых, при контактной сварке минимальны отходы материала. Это существенно снижает производственные затраты производителей обрабатывающей промышленности.
- Контактная сварка широко используется в различных отраслях промышленности и особенно незаменима в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная промышленность и других.
- Контактная сварка подходит для сварки различных типов металлов в обрабатывающей промышленности, включая нержавеющую сталь, углеродистую сталь, алюминий, медь и другие, что делает ее универсальной в применении.
Приложения
Контактная сварка широко используется, в основном, в таких отраслях, как производство автомобильных компонентов, аэрокосмическая промышленность, электроника и тяжелая промышленность. Поскольку спрос на сварные металлические детали в различных отраслях промышленности продолжает расти, были установлены более высокие стандарты технологии сварки, что способствовало прогрессу и развитию контактной сварки.
Применение в автомобильной промышленности
В автомобилестроении, где безопасность и стабильность имеют первостепенное значение, контактная сварка является широко используемым методом сварки. Его часто используют для соединения различных металлических компонентов кузова автомобиля, таких как крыши, двери, металлические листы и металлические гайки. Контактная сварка обеспечивает высокую эффективность, стабильное качество сварки и легко автоматизируется, что делает ее незаменимым процессом в автомобильной промышленности.
Применение в аэрокосмической промышленности
Контактная сварка часто используется для соединения металлических компонентов самолетов и ракет, например, при соединении крыльев и фюзеляжей самолетов, а также различных мелких металлических деталей. Эти детали должны обладать высокой прочностью и долговечностью, при этом предъявляются строгие требования к качеству соединений, в чем преимущество контактной сварки. Контактная сварка играет решающую роль в аэрокосмической промышленности, и достижениям в этой области также способствует аэрокосмический сектор.
Применение в электронной промышленности
Резисторная сварка обычно используется для электронных компонентов и некоторых металлических деталей электронных устройств. Он обеспечивает высокую точность сварки и подходит для соединения миниатюрных компонентов, таких как электронные чипы и провода. В современную быстро развивающуюся эпоху электронных устройств резистивная сварка ускоряет сборку электронных компонентов, способствуя развитию отрасли.
Применение в тяжелой промышленности
Контактная сварка часто используется для сварки крупных металлических компонентов мостов и зданий, таких как нижние полки мостов и стальная арматура. Он также используется в производстве крупного оборудования для соединения металлических деталей. Благодаря эффективной и стабильной технологии сварки контактная сварка стала одним из важных методов обработки в тяжелой промышленности. Обеспечивает безопасность тяжелого оборудования и конструкций.
Оборудование и компоненты
Сварочные машины
Машины контактной сваркиделятся на четыре основные категории: машины для точечной сварки, машины для выступающей сварки, машины для шовной сварки и машины для стыковой сварки, основанные на различных процессах. Выбирайте подходящее сварочное оборудование по характеристикам материалов и форм.
Электроды
электродявляется важным компонентом для обеспечения качества сварки. Основными материалами для сварочных электродов являются: хром-цирконий-медь, оксид алюминия-медь, бериллий-кобальт-медь, вольфрам, молибден, графит и др. В зависимости от свариваемых деталей электроды подразделяются на плоские, сферические, гаечные, болтовые. электроды и т. д. Обычно фиксация электродов предполагает коническую установку с соотношением конусов чаще всего 1:10 и 1:5.
Системы охлаждения
Во время работы машинам контактной сварки требуется циркулирующая вода для охлаждения таких компонентов, как электроды и трансформаторы. Поэтому мы устанавливаем систему охлаждения для машин контактной сварки. Температура охлаждающей воды должна быть ниже 30°C. Если температура слишком высокая, это может вызвать защитное отключение сварочного аппарата. Лучше всего использовать для циркуляции охлаждающую воду, не содержащую примесей, чтобы предотвратить появление пятен от воды и засорение труб.
Как выбрать правильный процесс сварки?
Выбор метода сварки зависит от многих факторов.
Толщина и форма заготовки: Разныеметоды сваркиподходят для заготовок различной толщины и формы. Например, контактная сварка обычно пригодна только для сварки тонких металлических листов, а заготовки сложной формы и толстые обычно свариваются дуговой сваркой.
Требования к качеству сварки. Желаемое качество сварки также определяет выбор метода сварки. Для деталей, требующих высокой герметичности и прочности соединения, следует выбирать способы сварки, отвечающие этим требованиям.
Эффективность и стоимость производства: если требуется высокий годовой объем производства, необходимо выбрать метод сварки с высокой эффективностью. Также следует учитывать соображения стоимости.
Факторы окружающей среды. Некоторые методы сварки приводят к образованию отходов и выбросов, что приводит к загрязнению окружающей среды. Поэтому при выборе метода сварки следует учитывать экологические соображения.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ:
Каковы ограничения контактной сварки?
Контактная сварка не подходит для сварки крупных металлических деталей.
Как обеспечить безопасность при контактной сварке?
При работе контактной сваркой надевайте защитную каску и защитные очки.
Как пройти обучение контактной сварке?
Вы можете пройти обучение впроизводитель контактной сварки.
Каковы основные проблемы качества соединений контактной сварки?
Холодная пайка, недостаточная прочность, сварочная деформация, окисление.
Методы контроля соединений контактной сваркой
Разрушающий контроль, микроскопическое исследование, визуальный контроль, металлографический контроль, ультразвуковой контроль.
Время публикации: 02 апреля 2024 г.
