Параметри контактного точкового зварювання. Режими точкового зварювання, параметри. Пристрій зварювальної машини

ЕЛЕКТРОКОНТАКТНЕ ТОЧКОВЕ ЗВАРЮВАННЯ

Мета роботи: вивчити технологічний процеселектроконтактної точкового зварювання; визначити його відмінності; ознайомитись із пристроєм машини МТ-1606; виконати зварювання зразків з метою визначення оптимального режиму.

Загальна схема утворення з'єднання

Весь процес утворення сполуки умовно складається з окремих фізичних процесів, які залежно від участі у формуванні сполуки поділяють на основні та супутні.

При точковому зварюванні деталі 1 збирають внахлест або з відбортуванням, щільно затискають між електродами 2 зварювальної машини, нагрівають короткочасним (0,01...0,5 с) імпульсом електричного струмувеликої сили (до десятка кілоампер) при незначній напрузі (3...12 В), внаслідок чого створюється з'єднання на окремих ділянках контакту, які називаються точками. Створення сполуки відбувається за схемою, що складається з етапів І-ІІІ.

Перший етаппочинається з моменту стиснення деталей силою Fсв, що викликає пластичну деформацію мікрорельєфу в контактах електрод - деталь та деталь - деталь.

Наступне включення струму I та нагрівання металу полегшують процеси вирівнювання мікрорельєфу, руйнування поверхонь плівок та формування електричного контакту.

Теплове розширення при точковому зварюванні відбувається в умовах стиснення і супроводжується виникненням нерівномірного розподілу внутрішніх напруг, які разом з зовнішніми силами Fсв, що постійно діють, викликають незворотні об'ємні пластичні деформації (напрямок максимальної деформації 3).

Теплове розширення металу області контакту деталь - деталь є причиною утворення зазору між деталями.

До розплавлення металу зменшення σд і надлишок металу за рахунок дилатометричного ефекту компенсуються незначним розведенням електродів, а також витісненням частин металу в зазор, що забезпечує на внутрішньому контакті рельєф - пояс ущільнювача 4, який обмежує розтікання зварювального струму.

На першому етапі супутні процеси через відносно малу деформацію та низьку температуру зони зварювання не набувають великого розвитку.

Другий етапхарактеризується розплавленням металу та утворенням ядра 5. У міру проходження струму ядро ​​зростає до максимальних розмірів- по висоті hя і діаметру dя (розміри ядра або шва регламентуються ГОСТ 15878-79, ГОСТ 14098-85 та визначаються з умов забезпечення необхідного рівня міцності конструкцій, що зварюються). При цьому відбувається перемішування металу 6, видалення поверхневих плівок та утворення металевих зв'язків у рідкій фазі. Ядро виникає в зоні, де досягається найбільша щільність струму та меншою мірою впливає теплообмін з електродами.

При розплавленні в замкнутому обсязі різко збільшується об'єм металу ядра, виникають електромагнітні сили і, як наслідок, виникає гідростатичний тиск, що визначається загальним балансом напруги в зоні зварювання. Дилатометричний ефект та загальне зменшення σд компенсується подальшим розсуванням електродів та витісненням у зазор деформованого металу. Це сприяє створенню не тільки рельєфу, який обмежує розтікання струму, але й герметизацію литого ядра, запобігаючи розбризкуванню металу та його контакту з атмосферою.

Внутрішня межа металу пояска має температуру, близьку до температури плавлення, та низьке значення σд; відповідно, температура зовнішнього кордону нижча, а σд більше. Метал паска знаходиться в об'ємно напруженому стані, при цьому напруги прагнуть збільшити зазор між деталями. Такий характер деформації приконтактної області деталей викликає "осідання" металу та виникнення вм'ятин 8 (розмір с) на поверхні від електродів.

З появою розплавленого ядра з'являється небезпека розбризкування, внаслідок теплопровідності нагрівається шовна зона, змінюється вихідна структура металу, спостерігається масоперенесення контакту електрод - деталь (супутні процеси).

Третій етаппочинається після вимкнення зварювального струму - відбувається інтенсивна кристалізація ядра (hя, dя), яка закінчує створення нероз'ємного з'єднання деталей у місці зіткнення. Метал крапок має дендритну структуру.

Під час кристалізації триває теплопередача в навколошовну зону та зміна структури металу в ній, відбувається усадка металу, внаслідок чого в ньому створюються усадкові порожнини та раковини; в ядрі виникають напруги, що розтягують, які є причиною виникнення тріщин і під впливом яких можливе руйнування неміцної точки.

Для зниження рівня залишкової напруги і запобігання усадкових тріщин і раковин потрібні значні зусилля Fків. Висока якість зварювання та максимальна продуктивність процесу для даної товщини, форми та матеріалу виробів визначаються правильністю обраного режиму зварювання.

Якість сполук також залежить від техніки зварювання, форми електродів, якості збирання та підготовки поверхні, зварювального обладнання, системи контролю та інших конструктивно-технологічних факторів.

Параметри режиму точкового зварювання

Основними параметрами режиму точкового зварювання є зварювальний струм Iсв (амплітудний або діюче значення), тривалість або час проходження струму tсв, зусилля стиснення деталей електродами Fсв, зусилля та тривалість проковки Fпр, tпр, діаметр робочої поверхні електрода de або радіус сферичної поверхні.

Вихідними даними для визначення перелічених параметрів є фізико-механічні властивості металу і товщина деталей, що зварюються.

Режими можна встановити розрахунково-експериментальним методом чи експериментально. Залежно від властивостей матеріалів для точкового зварювання рекомендують так звані м'які або жорсткі режими. М'які режими - невеликий струм зварювання та великий часзварювання; жорсткий режим – великий струм зварювання, невеликий час зварювання.

Є багато рекомендацій щодо режимів (у вигляді таблиць, номограм, графіків). Ці режими орієнтовні та потребують перевірки перед зварюванням і часто коригуються з урахуванням умов підготовки поверхні, збирання, складу обладнання та ін.

Коригування проводять на зразках-свідках з використанням залежності параметрів литого ядра від параметрів режиму. Наприклад, якщо діаметр недостатній, збільшують зварювальний струм Iсв.

Щоб уникнути виплесків збільшують Fпр, de, Rе. Якщо ядро ​​має тріщини, збільшують Fпр наближаючи його збільшення часу до моменту вимикання струму, а також уповільнюють кристалізацію, модулюючи задній фронт струму. Зусилля докладають до проходження сплаву через ТВК; tпр збільшують при збільшенні товщини і зменшенні теплопровідності металів, що зварюються (на жорстких режимах і високих швидкостяхкристалізації його зменшують).

Якість і, зокрема, міцність зварювальної сполуки залежать від розмірів литого ядра (hя, dя), а також стану металу, ступеня зниження його міцності у шві та зоні термічного впливу, виду навантажень, рівня дефектів.

Параметри режиму мають різний впливна діаметр ядра і, відповідно, на міцність. Зі збільшенням Iсв або tсв, коли інші параметри постійні, міцність збільшується спочатку швидко, потім повільніше, з утворенням ядра. Але за надмірних Iсв і tсв розміри ядра починають зменшуватися внаслідок посилення внутрішніх виплесків, появи різних дефектів. Зі збільшенням Fсв і de міцність також спочатку збільшується у зв'язку зі збільшенням діаметра ядра, а потім починає зменшуватися через різке збільшення площі контактів, зменшення щільності струму.

Зі зменшенням товщин деталей щільність зварювального струму збільшується. Для матеріалів з низьким питомим опором потрібно струм більше, ніж матеріалів з високим питомим опором. При високій теплопровідності та температуропровідності металу зварювання проводять на жорстких режимах, тобто зменшують час проходження зварювального струму та збільшують його силу.

Якщо зварюють деталі різної товщини, робочі параметри режиму вибирають найтоншою з них. Зварювання деталей з різною товщиною (при співвідношенні товщин >1:3) утруднене (мал. а) через відсутність надійного проплавлення більш тонкої деталі (s1

Щоб уникнути цього, рекомендуються жорсткі режими зварювання або з боку тонкої деталі використовувати електроди з меншим перетином або електроди виготовляють з металу з меншою теплопровідністю, ніж з боку товстої деталі.

При зварюванні деталей з різних матеріалів через неоднакове виділення тепла діаметр ядра і глибина проплавлення збільшуються в деталях з більш високим питомим опором та меншим коефіцієнтом теплопровідності (деталь 2).

При зварюванні деталей із застосуванням електродів різних розмірів і форми поверхонь, що контактують, ядро ​​зміщується до електрода з меншою контактною поверхнею (електрод 2), де більша щільність струму.

Стан поверхні (контактний опір) деталей істотно впливає на розподіл тепла при зварюванні і, як наслідок, на розміри та міцність точок.

Для забезпечення стабільності контактного опору деталі перед зварюванням зазвичай зачищають (травленням або механічною обробкою) або покривають тонкою плівкою оксидів з невеликим та постійним за величиною опором.

Типовий технологічний процесвиробництва зварювальних вузлів та виготовлення точкового зварювання складається з таких операцій: виготовлення деталей-заготовок, підготовка їх поверхонь до зварювання, складання, прихватка, зварювання, виправлення, механічна обробка та антикорозійний захист.

Для точкового зварювання застосовують різні типи машин: змінного струму, низькочастотні, постійного струму, конденсаторні. Потужність машин – від 5 до 1000 кВт.

Машини змінного струму найбільш поширені у всіх галузях машинобудування, вони простіше і дешевші за інші машини.

Будова машини МТ-1606

Машина змінного струму МТ-1606 призначена для точкового зварювання конструкційних та високолегованих сталей, титанових сплавів завтовшки від 0.8 до 6.5 мм. Можливе також зварювання деяких кольорових мідних сплавів (латуні, бронзи та ін.) завтовшки до 1.2 мм. Максимальна потужність машини – 95 кВт, номінальний зварювальний струм – 16 кА, максимальна кількість точок за хвилину – 200.

Пневматична системазабезпечує стиск і утримання деталей 1, що зварюються, в стислому стані під час всього циклу зварювання.

Повітря з мережі через повітряний фільтр 13, регулятор тиску 12, маслорозпилювач 11 і електромагнітний пневмоклапан 10 проходить в залежності від положення золотника клапана через дросель (10-6,10-4), які регулюють швидкість подачі повітря в порожнині циліндра:
- у нижню порожнину циліндра 4, здійснюючи підйом нижнього поршня до упору у верхній поршень 7;
- у середню порожнину 6 (через верхній шланг і шток верхнього поршня), здійснюючи опускання нижнього поршня та стиснення деталей.

Робочий тиск повітря встановлюють за допомогою регулятора 12, контролюють - за манометром.

Верхній поршень служить для налаштування нижнього ходу. Настроювання ходу здійснюється за допомогою регулювальної гайки 9 на штоку верхнього поршня. Для встановлення робочого ходу верхнього електрода в пневмоциліндр (над верхнім електродом) потрібно подати повітря, відкривши кран керування 14. Верхній поршень опуститься до упору верхню кришку циліндра регулювальної гайки.

Кран управління положенням верхнього поршня 5 служить для подачі та скидання повітря верхньої порожнини циліндра. При скиданні повітря верхній поршень піднімається вгору до упору кришку циліндра і електроди розійдуться на максимальну відстань.

З нижнім поршнем через шток пов'язаний верхній електродотримач 2, на якому закріплений верхній електрод 2. Нижній електродотримач та електрод нерухомі.

Маслорозпилювач 11 змащує рухомі частини. Олія з маслорозпилювача захоплюється повітрям, що проходить, і змащує клапан, пневмоцліндр і поршні.

Електрична схема машини.Джерелом живлення МТ-1606 є трансформатор ТР, який складається з магнітопроводу броньового типу, первинної та вторинної обмоток. Вторинна обмотка має один виток із товстої мідної шини. Змінюючи перемикачем ступенів ПС число секцій первинних котушок, включених в електричну мережу, регулюють ступінчасто потужність машини.

Автоматичний вимикач АВ вимикає машину, якщо в мережі машини є коротке замикання або перегріється.

Тиристорний вмикач КТ має два тиристори, які включені зустрічно-паралельно, що дає можливість пропустити на первинну обмотку трансформатора змінний струм. Тиристори відкриваються тоді, коли на їх електроди, що управляють, подаються імпульси управління від регулятора циклу зварювання.

На машинах такого типу є можливість плавного регулювання потужності машини за рахунок синхронного зміщення фази імпульсів управління щодо хвиль напівперіодів змінного струму.

Регулятор циклу РЦ забезпечує автоматичне керування машиною. Він є електронно-релейним пристроєм, який включає і вимикає в певній послідовності електромагнітний пневмоклапан і тиристорний контактор, завдяки чому в потрібний момент відбувається стиснення деталей, включення і вимикання струму, підйом верхнього електрода.

У машині МТ-1606 електродотримачі, електроди та тиристорний контактор охолоджуються проточною водою. Вода, що подається на охолодження тиристорів, проходить через гідроклапан. Якщо подача води припиняється, гідроклапан розмикає ланцюг тиристора, що управляє, і зварювальний струм не включається.

Порядок роботи машини

Загальний цикл зварювання однієї точки tц складається зі стиснення деталей tсж, зварювання tсв, проковування tпр та паузи tп.

Стиснення деталей відбувається при натисканні на педальну кнопку КП. Стиснене повітря через електромагнітний пневмоклапан подається в середню порожнину циліндра, опускаючи нижній поршень, пов'язаний з верхнім електродотримачем і електродом.

Після стабілізації зусилля стиснення (заданий проміжок часу tсж) регулятор циклу подає сигнал на керуючі електроди тиристорів, включається зварювальний струм, ланцюг замикається через стовпчик металу, затиснутого між електродами. Після закінчення tсв струм вимикається.

Після цього для кристалізації розплавленого металу зварної точки (з метою зменшення зварювальних напруг та деформацій) деталі деякий час залишають під тиском (проковування).

Після закінчення проковки регулятор циклу розмикає ланцюг живлення електромагнітного пневмоклапану, золотник змінює своє положення та повітря подають у нижню порожнину циліндра. Нижній поршень піднімається нагору, звільняючи зварені деталі. Електроди під час паузи, необхідної для заміни деталей, будуть розлучені, а потім цикл зварювання повторюється.

Для зварювання однієї точки потрібно: перемикач роду роботи встановити в положення "Одиночний цикл", один раз натиснути і відпустити педаль.

Для виконання великої кількості точок можна працювати у режимі "Автоматична робота". Педаль керування при цьому потрібно тримати весь час у натиснутому положенні.

Підготовка до роботи

1. Подати повітря в машину, для чого увімкнути компресор, підняти тиск у ресивері до 5 атм і відкрити вхідний вентиль машини.
2. Налаштувати машину на потрібний режим зварювання:
   1. хід верхнього електрода - вибирається в залежності від конфігурації вузлів, що зварюються, і деталей, і встановлюється за допомогою гайки, що накручується на шток верхнього поршня (при налаштуванні ходу користуються краном управління, який після налаштування потрібно встановити в праве положення);
   2. силу стиснення деталей - вибирають залежно від товщини і роду матеріалу, що зварюється, налаштовується гвинтом повітряного регулятора і контролюється манометром. Вона повинна бути такою, щоб забезпечити хороший контакт між деталями та електродами (залежність зусилля стиснення на електродах від тиску по манометру наведена у таблиці на машині);
   3. ступінь потужності (визначає величину струму) - вибирають залежно від товщини і роду матеріалу, що зварюється. Вона встановлюється за допомогою трьох ножових перемикачів, що знаходяться всередині машини – праворуч (залежність ступеня потужності від положення перемикачів вказана у таблиці машини);
   4. часи стиснення, зварювання, проковування, паузи - встановлюються за допомогою перемикачів регулятора циклу, розташованого в нижній частині машини. Час кожної операції регулюється в межах 1-198 періодів, тобто в межах 0.02-3.96, через 0.02 с (період змінного струму частотою 50 Гц), на перемикачах розташованих зліва встановлюються одиниці періодів - десятки.
      Ступінь потужності і сила стиснення вибираються в залежності від товщини і роду матеріалу, що зварюється.
3. Увімкнути рубильник мережі та автоматичний вимикач.
4. Випробувати роботу машини без зварювального струму, навіщо вимкнути перемикач "Зварювальний струм", натиснути на педаль управління і після правильно відпрацьованого циклу зварювання включити перемикач.

Методика роботи

1. Ознайомиться із сутністю контактного точкового зварювання.
2. Встановити особливості формування ядра зварювальної точки.
3. Встановити вплив параметрів режиму на параметри зварного з'єднання.
4. Ознайомитись із будовою машини МТ-1606.
5. Провести тренувальне зварювання відповідно до "Порядку роботи машини".
6. Встановити режим зварювання (за вказівкою викладачеві), зварити зразки, перевірити на міцність зварювальні з'єднання.
7. Скласти звіт, зробити аналіз одержаних результатів.

Таблиця 1 - Протокол режиму зварювання та випробування зразків

Обладнання та матеріали

1. Пост для контактного зварювання.
2. Машина для контактного точкового зварювання МТ-1606.
3. Розривна машина.
4. Зварювальні матеріали: листові зразки з вуглецевої та низьколегованої сталі товщиною 0,5...1,2 мм.

1. Схема контактного точкового зварювання.
2. Особливості формування ядра точки, параметри режиму та їх вплив на параметри зварювального з'єднання.
3. Принципова схема машини МТ-1606 Технічні дані, специфікація основних вузлів.
4. Результати досліджень (табл.1).
5. Графік залежності F = f(tсв).
6. Аналіз одержаних результатів. Висновки (обґрунтування оптимального режиму зварювання).

Контрольні питання

1. Де виділяється тепло при точковому зварюванні?
2. Опишіть цикл зварювання однієї точки, її характерні розміри?
3. Назвіть основні параметри точкового зварювання?
4. Як впливають параметри режиму якості з'єднання?
5. Як уникнути виплеску металу, не знижуючи міцності точки?
6. Як змінити параметри режиму зварювання, якщо товщина деталей, що зварюються: -збільшилася, -зменшилася?
7. Навіщо потрібна проковка?
8. Розкажіть про призначення вузлів електричної схеми, пневмосхеми?
9. Як налаштувати точкову машину на максимальний зварювальний струм (зробити це практично)?

Основними програмованими параметрами процесу точкового або роликового зварювання є струм, зусилля стиснення електродів, тривалість їхньої дії та геометрія робочої поверхні електродів. Параметри процесу, як прийнято, вважатимемо заданими, якщо вони вказані для одиничного циклу формуванні окремої зварної точки як у разі точкового, так і роликового зварювання. У зв'язку з тим, що отримання зварного з'єднання з заданими властивостями міцності, в більшості випадків, тотожно отримання з'єднання і заданими розмірами зони розплавлення, діаметр ядра і проплавлення будемо застосовувати в якості критерію якості процесу. Це дозволяє виключати з розгляду конструкцію зварного вузла, металургійні особливості формування з'єднання тощо.

Відомо, що при роликовому та точковому зварюванні можливе досить велике поєднання величин струму та зусилля, які задовольняють задачі формування литого ядра із заданими розмірами. Це свідчить про те, що параметри процесу неоднозначно залежать від властивостей металу, що зварюється, і його товщини. Їх величина і поле допуску залежать від режиму зварювання та обладнання, що застосовується. У ряді випадків саме обладнання визначає режим зварювання. За всіх інших рівних умовах, Як стабільність властивостей металу, якість його підготовки, ідентичність електродів та ін, найбільш стабільні результати зварювання багатьох металів доручаються на машинах, що працюють з використанням енергії, запасеної в конденсаторах. Якщо режими зварювання, характерні для конденсаторних машин, застосовувати при зварюванні на низькочастотних машинах, результати будуть нестабільними. Допуск на розкид величини струму та тривалість його дії, автоматично задані виходячи з режиму зварювання на конденсаторній машині, не можуть бути витримані при зварюванні на низькочастотній машині. Тому для ослаблення тісноти зв'язку з розмірами ядра тих параметрів процесу, якими в даній ситуації точно управляти не вдається, режим зварювання змінюють, задовольняючи мінімальним вимогам до якості. У наведеному прикладі нестабільність амплітуди струму та тривалості його дії компенсується тим, що переходять до м'яких режимів, тобто. знижують кілька амплітуду струму та збільшують тривалість його дії. Така зміна не є поліпшенням, незважаючи на збільшення допуску на амплітуду струму і тривалість його дії, оскільки жорсткішими стають вимоги до інших параметрів процесу, наприклад, до геометрії робочої поверхні електродів. Крім того, збільшується частота заправки електродів, зменшується їхня стійкість.

Переважні, рекомендовані режими відбивають як властивості зварюваних металів, і з управління процесом, тобто. переваги та недоліки наявного обладнання. У зв'язку з тим, що обґрунтування та вибір режиму зварювання є самостійним завданням, способи вирішення якого досить повно розглянуті у літературі, вважатимемо режими зварювання заданими. Допустимі відхилення параметром процесу приймемо рівними тим відхиленням, які дозволяються для обладнання контактного зварювання.

Існує багато технічних прийомів завдання параметрів процесу через параметри циклу, у тому числі від окремих інтервалів часу між командами на виконавчі пристрої зварювальної машини. Однак з точки зору забезпечення технологічного циклу зварювання окремої точки можна виділити самостійні етапи, відволікаючись від технічних особливостей пристроїв керування.

Циклограма наведена на рис. 1 відображає особливості завдання параметрів процесу через параметри циклу. Можна вважати, що кожен етап і кожна величина, що характеризує його, є самостійним параметром, оскільки має відмінне цільове призначення. Очевидно, що на окремих етапах циклувеличини допусків для струму та зусилля будуть різними. Часнеобхідно для того, щоб електроди машини встигли переміститися та стиснути метал із цілком певним зусиллям. На цьому етапі до пристроїв, що відраховує інтервал часу, не висувається жорстких вимог. Аналогічно, в тих випадках, коли застосовується попереднє обтискання, інтервал, протягом якого електроди втискають метал з підвищеним зусиллям, також можна витримувати з низькою точністю. Ці вимоги поширюються і на пристрої, що задають час стиску металу після закінчення дії струму, а також на інтервал, що відповідає розімкнутому стану електродів. Як правило, зазначені інтервали циклу за умов виробництва не контролюються. Зусилля стиснення електродів, що встановили.і надають істотний вплив на якість зварних з'єднань і тому підлягають обов'язковому контролю, хоча допустимі відхилення їх від заданого значення для, , Різні.

Мал. 1 . Типова циклограма процесу точкового зварювання

Тривалість наростання кувального зусилля є однією з основних характеристик приводу зусилля стиснення електродів і може сильно впливати на утворення макродефектів в литій зоні з'єднання. Внаслідок інерційності механізму стиснення електродів основне прагнення полягає у збільшенні швидкості наростання зусилля. У найкращих зразків машинстановить не більше 0,02 сек, рахуючи від моменту подачі команди на виконавчий механізм до моменту часу, колидосягло рівня 2/3 відвстановленого. Важливим параметром циклу є інтервал, Визначальний момент включення кувального зусилляпо відношенню до імпульсу зварювального струму. У зв'язку з тим, що навіть щодо мала нестабільність цих параметрів циклу суттєво впливає якість з'єднання, їх необхідно періодично контролювати.

Особливе значення мають часові інтервали циклу, і , Що характеризують програму зміни струму, а також величини струмуі . Однак точність завдання параметрів циклуі , може бути менше, ніжта .

В результаті дослідницьких робітта виробничого досвіду з точкового та роликового зварювання встановлено, що в більшості випадків можна прийняти наступну необхідну точність (в %) відтворення зварювальної машиною основних етапів циклу (див. рис. 1):

Величина зварювального струму,
Тривалість імпульсу зварювального струму,
Розмір додаткового імпульсу струму,
Тривалість додаткового імпульсу струму,
Пауза між імпульсами,
Включення кувального зусилля,
Пауза між імпульсами при роликовому зварюванні
Зварювальне зусилля,
Кувальне зусилля,(зусилля обтиснення,)

Наведені значення допустимих відхилень параметрів справедливі для випадків, коли зварювання здійснюється на режимах, оцінюваних як кращі. Усі випадкові відхилення параметрів повинні бути всередині поля допуску. Передбачається, що розподіл густини можливих відхилень близький до нормального розподілу. Застосовуючи контрольно-вимірювальну апаратуру та статистично обробляючи дані вимірювань, можна в кожному конкретному випадку залежно від відповідальності цього виробу визначити число допустимих граничних відхилень параметрів. Орієнтовно в середньому число точок, при якому будь-який з параметрів приймає один раз граничне допустиме значення, не повинно бути занадто великим, наприклад, 1 раз на 100...200 точок. Мале допустиме середньоквадратичне відхилення параметрів процесу пояснюється тим, що ймовірність шлюбу залежить від сукупності відхилень усіх параметрів процесу загалом. Крім того, зварювальне обладнання, як правило, є універсальним і розраховують його так, щоб можна було зварювати деталі не тільки з одного конкретного металу, а із сукупності металів, для кожного з яких вимоги до точності завдання хоча б одного параметра були найвищими. Зазвичай, у реальних умовах зазначені граничні відхилення параметрів призводять до шлюбу.

Наприклад, на рис. 2 наведено приватні дані, що характеризують стабільність процесу зварювання деталей товщиною 1,5+1,5 мм із сплаву Д16. Граничні відхилення параметрів процесу, що викликають неприпустиме зниження якості зварювання, знаходяться поза полем допуску, зазначеного вище. Припустимо, що розкид параметрів зварювальної машини не перевищує межі допуску. Ситуації, при якій можливе неприпустиме зниження якості, виникає лише в тому випадку, коли два або більше параметрів одночасно приймають гранично допустимі значення. Рівноймовірні такі несприятливі події:зменшився на 5%,зросла на 10%; зріс на 5%, збільшилось на 10%;та зросли на 5%; і зменшились на 5%;зросла на 10%, зменшилось на 5%;зменшилось на 10%,збільшилась на 5%;зменшилось на 15%,збільшилось на 5%;зменшився на 5%, радіус електродів збільшився із 75 до 200 мм;збільшилося на 10%, а радіус електродів збільшився з 75 до 200 мм. Нехай ймовірність того, що в названих ситуаціях виникає шлюб, дорівнює 0,5, а граничні відхилення параметрів процесу трапляються в середньому 1 раз на 50 точок. Тоді на кожну тисячу точок у середньому хоча б дві точки не відповідатимуть прийнятому стандарту.

Припустимо, що у 200 точок трапляється одне відхилення кожного параметра, що виходить межі допуску і з ймовірністю 0,9 можна стверджувати, що у своїй з'являється шлюб. Тоді ймовірність появи шлюбу різко зростає і становить приблизно 3% від загальної кількості точок.

Можливі випадкові відхилення в підготовчих операціях, наприклад, погіршилася якість травлення поверхні, погане припасування деталей, має місце різнотовщинність, металу, змінилися його фізичні властивості, сприяють збільшенню загальної кількості випадків шлюбу.

При статистичному аналізівиробництва деталей зі сплаву АМг6 спостерігався розкид параметрів процесу, що оцінюється середньоквадратичними відхиленнями:; , робочої поверхні електродів, опору деталей після травлення. Кількість точок, що не відповідають прийнятому стандарту, становило 5% загальної кількості точок. Очевидно, що до вимірювальної та контрольної апаратури пред'являються дуже високі вимоги до точності, оскільки гранично допустимі відхилення параметром у ряді випадків менше 5%. Вимірювальна апаратура має забезпечувати точність на кілька класів вище. На жаль, під час розробки навіть спеціалізованої апаратури не завжди вдається повністю задовольнити ці вимоги. Тому при розгляді приладів та пристроїв висловлені зауваження про цільове призначення та сферу застосування окремих пристроїв, які мають дещо гірші показники точності, і не задовольняють вирішення питання в цілому, але з успіхом можуть застосовуватися при вирішенні приватних завдань.

Точкове зварювання є різновидом контактного зварювання. При цьому способі нагрівання металу до температури його плавлення здійснюється теплом, яке утворюється при проходженні великого електричного струму від однієї деталі до іншої через місце їх контакту. Одночасно з пропусканням струму і через деякий час після нього проводиться стиснення деталей, в результаті чого відбувається взаємне проникнення і сплавлення нагрітих ділянок металу.

Особливостями контактного точкового зварювання є: малий час зварювання (від 0,1 до декількох секунд), великий зварювальний струм (більше 1000А), мала напруга в зварювальному ланцюзі (1-10В, зазвичай 2-3В), значне зусилля стискає місце зварювання (від кількох десятків до сотень кг), невелика зона розплавлення.

Точкове зварювання найчастіше застосовують для з'єднання листових заготовок внахлестку, рідше - для зварювання стрижневих матеріалів. Діапазон товщин, що зварюються нею, становить від декількох мікрометрів до 2-3 см, проте найчастіше товщина металу, що зварюється, варіюється від десятих часток до 5-6 мм.

Крім точкового, існують і інші види контактного зварювання (стикове, шовне та ін.), проте точкове зварювання є найбільш поширеним. Вона застосовується в автомобілебудуванні, будівництві, радіоелектроніці, авіабудуванні та багатьох інших галузях. При будівництві сучасних лайнерів зокрема виробляється кілька мільйонів зварних точок.

Заслужена популярність

Велика затребуваність точкового зварювання обумовлена ​​цілою низкою переваг, якими вона має. Серед них: відсутність необхідності у зварювальних матеріалах (електродах, присадних матеріалах, флюсах та ін.), незначні залишкові деформації, простота та зручність роботи зі зварювальними апаратами, акуратність з'єднання (практична відсутність зварного шва), екологічність, економічність, схильність до легкої механізації та автоматизації, висока продуктивність. Автомати точкового зварювання здатні виконувати до кількох сотень зварювальних циклів (зварювальних точок) за хвилину.

До недоліків можна віднести відсутність герметичності шва та концентрацію напружень у точці зварювання. Причому останні можуть бути значно зменшеними або взагалі усунуті особливими технологічними прийомами.

Послідовність процесів при контактному точковому зварюванні

Весь процес точкового зварювання можна умовно поділити на 3 етапи.

• Стиснення деталей, що викликає пластичну деформацію мікронерівностей в ланцюжку електрод-деталь-деталь-електрод.
• Включення імпульсу електричного струму, що призводить до нагрівання металу, його розплавлення в зоні з'єднання та утворення рідкого ядра. У міру проходження струму ядро ​​збільшується за висотою та діаметром до максимальних розмірів. Відбувається утворення зв'язків у рідкій фазі металу. При цьому триває пластичне осадження контактної зони до остаточного розміру. Стиснення деталей забезпечує утворення ущільнюючого пояса навколо розплавленого ядра, що перешкоджає виплеску металу із зони зварювання.
• Вимкнення струму, охолодження та кристалізація металу, що закінчується утворенням литого ядра. При охолодженні обсяг металу зменшується, і виникає залишкова напруга. Останні є небажаним явищем, з яким борються у різний спосіб. Зусилля, що стискає електроди, знімається із деякою затримкою після відключення струму. Це забезпечує необхідні умови для кращої кристалізації металу. У деяких випадках у заключній стадії контактного точкового зварювання рекомендується навіть збільшувати зусилля притиску. Воно забезпечує проковування металу, що усуває неоднорідності шва і знімає напруги.

При наступному циклі все знову повторюється.

Основні параметри контактного точкового зварювання

До основних параметрів контактного точкового зварювання відносяться: сила зварювального струму (I СВ), тривалість його імпульсу (t СВ), зусилля стиснення електродів (F СВ), розміри та форма робочих поверхонь електродів (R – при сферичній, d Е – при плоскій формі ). Для кращої наочності процесу ці параметри представляються як циклограми, що відбиває їх зміна у часі.

Розрізняють жорсткий та м'який режими зварювання. Перший характеризується великим струмом, малою тривалістю струмового імпульсу (0,08-0,5 секунд в залежності від товщини металу) та великою силою стиснення електродів. Його застосовують для зварювання мідних та алюмінієвих сплавів, що мають велику теплопровідність, а також високолегованих сталей для збереження їх корозійної стійкості.

При м'якому режимі виробляється більш плавне нагрівання заготовок відносно невеликим струмом. Тривалість зварювального імпульсу становить від десятих часток до кількох секунд. М'які режими показані для сталей, схильних до загартування. В основному саме м'які режими використовуються для контактного точкового зварювання в домашніх умовах, оскільки потужність апаратів у цьому випадку може бути нижчою, ніж при жорсткому зварюванні.

Розміри та форма електродів. За допомогою електродів здійснюється безпосередній контакт зварювального апарата з деталями, що піддаються зварюванню. Вони не тільки підводять струм у зону зварювання, а й передають стискаюче зусилля та відводять тепло. Форма, розміри та матеріал електродів є найважливішими параметрами апаратів для точкового зварювання.

Залежно від їх форми електроди поділяються на прямі та фігурні. Найбільш поширені перші, вони застосовуються для зварювання деталей, що допускають вільний доступ електродів в зону, що зварюється. Їх розміри стандартизовані ГОСТом 14111-90, який встановлює такі діаметри електродних стрижнів: 10, 13, 16, 20, 25, 32 та 40 мм.

За формою робочої поверхні існують електроди з плоскими та сферичними наконечниками, що характеризуються відповідно значеннями діаметра (d) та радіусу (R). Від величини d і R залежить площа контакту електрода з деталлю, що впливає щільність струму, тиск і величину ядра. Електроди зі сферичною поверхнею мають більшу стійкість (спроможні зробити більше точок до переточування) і менш чутливі до перекосів при встановленні, ніж електроди з плоскою поверхнею. Тому зі сферичною поверхнею рекомендується виготовляти електроди, що використовуються в кліщах, а також фігурні електроди, що працюють з великими прогинами. При зварюванні легких сплавів (наприклад, алюмінію, магнію) застосовують лише електроди зі сферичною поверхнею. Використання для цієї мети електродів з плоскою поверхнею призводить до надмірних вм'ятин і підрізів на поверхні точок та підвищених зазорів між деталями після зварювання. Розміри робочої поверхні електродів вибирають в залежності від товщини металів, що зварюються. Слід зазначити, що електроди зі сферичною поверхнею можуть бути використані практично у всіх випадках точкового зварювання, електроди з плоскою поверхнею дуже часто не застосовні.

* - у новому ГОСТі замість діаметра 12 мм, введено 10 та 13 мм.

Посадкові частини електродів (місця, що з'єднуються з електроутримувачем) повинні забезпечувати надійну передачу електричного імпульсу та зусилля притиску. Часто вони виконуються у вигляді конуса, хоча існують інші види з'єднань - по циліндричній поверхні або різьбленні.

Дуже важливе значення має матеріал електродів, що визначає їх електричний опір, теплопровідність, термостійкість та механічну міцність при високих температурах. У процесі роботи електроди нагріваються до високих температур. Термоциклічний режим роботи, спільно з механічним змінним навантаженням, викликає підвищений знос робочих частин електродів, результатом чого стає погіршення якості з'єднань. Щоб електроди були в змозі протистояти важким умовам роботи, їх роблять із спеціальних мідних сплавів, що мають жароміцність і високу електро-і теплопровідність. Чиста мідь також здатна працювати як електроди, проте вона має низьку стійкість і вимагає частих переточок робочої частини.

Сила зварювального струму. Сила зварювального струму (I СВ) – один із основних параметрів точкового зварювання. Від неї залежить як кількість тепла, що виділяється у зоні зварювання, а й градієнт його збільшення за часом, тобто. швидкість нагрівання. Безпосередньо залежать від I СВ та розміри зварного ядра (d, h і h 1), що збільшуються пропорційно до збільшення I СВ.

Необхідно відзначити, що струм, який протікає через зону зварювання (I СВ), і струм, що протікає у вторинному контурі зварювальної машини (I 2), різняться між собою і тим більше, чим менше відстань між зварними точками. Причиною цього є струм шунтування (I ш), що протікає поза зоною зварювання - у тому числі через раніше виконані точки. Таким чином, струм у зварювальному ланцюзі апарату повинен бути більшим за зварювальний струм на величину струму шунтування:

I 2 = I СВ + I ш

Для визначення сили зварювального струму можна використовувати різні формули, які містять різні емпіричні коефіцієнти, отримані дослідним шляхом. У випадках, коли точне визначення зварювального струму не потрібне (що і буває найчастіше), його значення набувають за таблицями, складеними для різних режимів зварювання та різних матеріалів.

Збільшення часу зварювання дозволяє зварювати струмами набагато меншими, ніж наведені у таблиці для промислових апаратів.

Час зварювання. Під часом зварювання (t СВ) розуміють тривалість імпульсу струму при виконанні однієї точки зварювання. Разом із силою струму воно визначає кількість теплоти, що виділяється в зоні з'єднання при проходженні через неї електричного струму.

При збільшенні t СВ підвищується проплавлення деталей та зростають розміри ядра розплавленого металу (d, h та h 1). Одночасно з цим збільшується і тепловідведення із зони плавлення, розігріваються деталі та електроди, відбувається розсіювання тепла в атмосферу. При досягненні певного часу може настати стан рівноваги, при якому вся енергія, що підводиться, відводиться із зони зварювання, не збільшуючи проплавлення деталей і розмір ядра. Тому збільшення t СВ є доцільним лише до певного моменту.

При точному розрахунку тривалості зварювального імпульсу повинні враховуватися багато факторів - товщина деталей і розмір зварної точки, температура плавлення металу, що зварюється, його межа плинності, коефіцієнт акумуляції тепла та ін. Є складні формули з емпіричними залежностями, за якими при необхідності здійснюють розрахунок.

Насправді найчастіше час зварювання приймають за таблицями, коригуючи за необхідності прийняті значення у той чи інший бік залежно від отриманих результатів.

Зусилля стиснення. Зусилля стиснення (F СВ) впливає на багато процесів контактного точкового зварювання: на пластичні деформації, що відбуваються в поєднанні, на виділення та перерозподіл тепла, на охолодження металу та його кристалізацію в ядрі. Зі збільшенням F СВ збільшується деформація металу в зоні зварювання, зменшується щільність струму, знижується та стабілізується електричний опір на ділянці електрод-деталі-електрод. За умови збереження розмірів ядра незмінними, міцність зварних точок зі зростанням зусилля стискування зростає.

При зварюванні на жорстких режимах застосовують вищі значення F СВ, ніж при м'якому зварюванні. Це пов'язано з тим, що при збільшенні жорсткості зростає потужність джерел струму та проплавлення деталей, що може спричинити утворення виплесків розплавленого металу. Велике зусилля стиснення таки покликане перешкодити цьому.

Як зазначалося, для проковки зварної точки з метою зняття напруг і підвищення щільності ядра, технологія контактного точкового зварювання деяких випадках передбачає короткочасне збільшення сили стиснення після відключення електричного імпульсу. Циклограма у разі виглядає так.

При виготовленні найпростіших апаратів контактного зварювання домашнього користування немає великого резону займатися точними розрахунками параметрів. Орієнтовні значення діаметра електродів, зварювального струму, часу зварювання та зусилля стиснення можна взяти з таблиць, що є у багатьох джерелах. Потрібно лише розуміти, що дані в таблицях є дещо завищеними (або заниженими, якщо мати на увазі час зварювання) порівняно з тими, що підійдуть для домашніх апаратів, де зазвичай використовуються м'які режими.

Підготовка деталей до зварювання

Поверхню деталей у зоні контакту деталей між собою та у місці контакту з електродами зачищають від оксидів та інших забруднень. При поганій зачистці зростають втрати потужності, погіршується якість з'єднань та збільшується знос електродів. У технології контактного точкового зварювання, для зачистки поверхні використовують піскоструминну обробку, наждакові круги та металеві щітки, а також травлення у спеціальних розчинах.

Високі вимоги до якості поверхні деталей з алюмінієвих і магнієвих сплавів. Метою підготовки поверхні під зварювання є видалення без пошкодження металу щодо товстої плівки оксидів з високим та нерівномірним електричним опором.

Устаткування для точкового зварювання

Відмінності між існуючими видами апаратів для точкового зварювання визначаються переважно родом зварювального струму і формою його імпульсу, які виробляються їх силовими електричними контурами. За цими параметрами обладнання контактного точкового зварювання поділяється на такі види:

• машини для зварювання змінним струмом;
• апарати низькочастотного точкового зварювання;
• машини конденсаторного типу;
• машини зварювання постійним струмом.

Кожен з цих типів машин має свої переваги та недоліки у технологічному, технічному та економічному аспектах. Найбільшого поширення набули машини для зварювання змінним струмом.

Машини контактного точкового зварювання змінного струму. Принципова схема машин для точкового зварювання змінним струмом представлена ​​малюнку нижче.

Напруга, при якому здійснюється зварювання, формується з напруги мережі (220/380В) за допомогою зварювального трансформатора(ТЗ). Тиристорний модуль (КТ) забезпечує підключення первинної обмотки трансформатора до напруги живлення на необхідний час для формування зварювального імпульсу. За допомогою модуля можна не тільки керувати тривалістю часу зварювання, але й здійснювати регулювання форми імпульсу, що подається за рахунок зміни кута відкриття тиристорів.

Якщо первинну обмотку виконати не з однієї, а кількох обмоток, то, підключаючи їх у різному поєднанні один з одним, можна змінювати коефіцієнт трансформації, отримуючи різні значення вихідної напруги та зварювального струму на вторинній обмотці.

Крім силового трансформатора та тиристорного модуля, машини контактного точкового зварювання змінного струму мають набір керуючого обладнання - джерело живлення для системи управління (знижуючий трансформатор), реле, логічні контролери, панелі управління та ін.

Конденсаторне зварювання. Сутність конденсаторного зварювання полягає в тому, що спочатку електрична енергія щодо повільно накопичується в конденсаторі при його зарядці, а потім дуже швидко витрачається, генеруючи струмовий імпульс великої величини. Це дозволяє проводити зварювання, споживаючи з мережі меншу потужність порівняно із звичайними апаратами для точкового зварювання.

Крім цієї основної переваги, конденсаторне зварювання має інші. При ній відбувається постійне контрольоване витрачання енергії (ту, яка накопичилася в конденсаторі) на одне зварне з'єднання, що забезпечує стабільність результату.

Зварювання відбувається за дуже короткий час (соті і тисячні частки секунди). Це дає концентроване виділення тепла та мінімізує зону термічного впливу. Останнє достоїнство дозволяє використовувати її для зварювання металів з високою електро-і теплопровідністю (мідних і алюмінієвих сплавів, срібла та ін), а також матеріалів з теплофізичними властивостями, що різко розрізняються.

Жорстке конденсаторне мікрозварювання використовується в радіоелектронній промисловості.

Кількість енергії, накопичена в конденсаторах, можна розрахувати за такою формулою:

W = C U 2 /2

де З - ємність конденсатора, Ф; W – енергія, Вт; U - зарядна напруга, В. Змінюючи величину опору в зарядному ланцюгу, регулюють час зарядки, зарядний струм і споживану з мережі потужність.

Дефекти контактного точкового зварювання

При якісному виконанні, точкове зварювання має високу міцність і здатне забезпечити експлуатацію виробу протягом тривалого терміну служби. При руйнування конструкцій, з'єднаних багатоточковим багаторядним точковим зварюванням, руйнування відбувається, як правило, по основному металу, а не по зварних точках.

Якість зварювання залежить від набутого досвіду, який зводиться в основному до витримування необхідної тривалості струмового імпульсу на підставі візуального спостереження за кольором за зварною точкою.

Правильно виконана зварна точка розташована по центру стику, має оптимальний розмір литого ядра, не містить пір і включень, не має зовнішніх та внутрішніх виплесків та тріщин, не створює великих концентрацій напруги. При докладанні зусилля на розрив, руйнування конструкції відбувається за литому ядру, а, по основному металу.

Дефекти точкового зварювання поділяються на три типи:

• відхилення розмірів литої зони від оптимальних, зміщення ядра щодо стику деталей або положення електродів;
• порушення суцільності металу у зоні з'єднання;
• зміна властивостей (механічних, антикорозійних та ін) металу звареної точки або прилеглих до неї областей.

Найбільш небезпечним дефектом вважається відсутність литої зони (непровар у вигляді "склейки"), при якому виріб може витримувати навантаження при невисокому статичному навантаженні, але руйнується при дії змінного навантаження та коливання температури.

Міцність з'єднання виявляється зниженою і при великих вм'ятинах від електродів, розривах і тріщинах кромки нахлестки, виплеску металу. В результаті виходу литої зони на поверхню знижуються антикорозійні властивості виробів (якщо вони були).

Непровар повний або частковий, недостатні розміри литого ядра. Можливі причини: малий зварювальний струм, надто велике зусилля стиснення, зношена робоча поверхня електродів. Недостатність зварювального струму може викликатися не тільки його малим значенням у вторинному контурі машини, але й дотиком електрода вертикальних стінок профілю або надто близькою відстанню між зварними точками, що призводить до великого струму, що шунтує.

Дефект виявляється зовнішнім оглядом, підніманням кромки деталей пробійником, ультразвуковими та радіаційними приладами для контролю якості зварювання.

Зовнішні тріщини. Причини: занадто великий зварювальний струм, недостатня сила стиснення, відсутність зусилля проковки, забруднена поверхня деталей та/або електродів, що призводить до збільшення контактного опору деталей та порушення температурного режиму зварювання.

Дефект можна виявити неозброєним оком або за допомогою лупи. Ефективна капілярна діагностика.

Розриви біля кромок нахлестки. Причина цього дефекту зазвичай одна - зварна точка розташована надто близько від краю деталі (недостатня нахлестка).

Виявляється зовнішнім оглядом – через лупу чи неозброєним оком.

Глибокі вм'ятини від електрода. Можливі причини: занадто малий розмір (діаметр або радіус) робочої частини електрода, надмірно велике кувальне зусилля, неправильно встановлені електроди, занадто великі розміри литої зони. Останнє може бути наслідком перевищення зварювального струму чи тривалості імпульсу.

Внутрішній виплеск (вихід розплавленого металу у зазор між деталями). Причини: перевищено допустимі значення струму або тривалість зварювального імпульсу - утворилася занадто велика зона розплавленого металу. Мало зусилля стиснення - не створився надійний пояс ущільнюючий навколо ядра або утворилася повітряна раковина в ядрі, що викликала витікання розплавленого металу в зазор. Неправильно (несоосно або з перекосом) встановлені електроди.

Визначається методами ультразвукового чи рентгенографічного контролю чи зовнішнім оглядом (через виплеск може утворитися зазор між деталями).

Зовнішній виплеск (вихід металу на поверхню деталі). Можливі причини: включення струмового імпульсу при стиснених електродах, занадто велике значення зварювального струму або тривалості імпульсу, недостатнє зусилля стиснення, перекіс електродів щодо деталей, забруднення поверхні металу. Дві останні причини призводять до нерівномірної щільності струму та розплавлення поверхні деталі.

Визначається зовнішнім оглядом.

Внутрішні тріщини та раковини. Причини: занадто великі струму або тривалість імпульсу. Забруднена поверхня електродів чи деталей. Мала сила стиснення. Відсутня, запізнюється або недостатньо кувальне зусилля.

Усадкові раковини можуть виникати під час охолодження та кристалізації металу. Щоб запобігти їх виникненню, необхідно підвищувати силу стиснення і застосовувати стиск, що проковує, в момент охолодження ядра. Дефекти виявляються методами рентгенографічного чи ультразвукового контролю.

Усунення литого ядра або його неправильна форма. Можливі причини: неправильно встановлені електроди, не очищена поверхня деталей.

Дефекти виявляються методами рентгенографічного чи ультразвукового контролю.

Пропал. Причини: наявність зазору в зібраних деталях, Забруднення поверхні деталей або електродів, відсутність або мале зусилля стиснення електродів під час струмового імпульсу. Щоб уникнути пропалів, струм повинен подаватися тільки після застосування повного зусилля стиснення. Визначається зовнішнім оглядом.

Виправлення дефектів. Спосіб виправлення дефектів залежить від їхнього характеру. Найпростішим є повторне точкове чи інше зварювання. Дефектне місце рекомендується вирізати або висвердлити.

При неможливості зварювання (через небажаність або неприпустимість нагрівання деталі), замість дефектної точки зварювання можна поставити заклепку, висвердливши місце зварювання. Застосовуються інші способи виправлення - зачистка поверхні у разі зовнішніх виплесків, термічна обробкадля зняття напруги, правка та проковування при деформації всього виробу.

При використанні змісту даного сайту потрібно ставити активні посилання на цей сайт, видимі користувачами та пошуковими роботами.

Встановлюється такими основними параметрами: силою чи щільністю струму, часом нагрівання, тиском, діаметром робочої частини електрода. Крім того, часто задається час попереднього стиснення електродів tсж, час проковування t np форма робочої частини електрода та матеріал для його виготовлення. Режими спеціальних видів точкового зварювання мають деякі додаткові параметри.

Точкове зварювання маловуглецевої сталі, як і , може проводитися в дуже широкому діапазоні зміни параметрів, проте кожному варіанту режимів відповідає своє певне співвідношення параметрів між собою.

М'які режими характеризуються малою силою струму і великим часом нагрівання, для жорстких режимів сила струму велика, час нагрівання - з варіанта режиму повинен проводитися з урахуванням конкретних умов виробництва та вимог до зварювального з'єднання.

Зварювання точковим зварюванням

Особливості названих варіантів точкового зварювання

1. М'які режими

Зварювання на м'яких режимах супроводжується утворенням широкої зони розігріву, що полегшує деформування металу і дозволяє обмежитися не дуже високими вимогами до точності виправлення заготовок, як при жорстких режимах.

• Так як час нагрівання підвищено, ступінь впливу теплоти від контактного опору, що швидко зникає, на загальний нагрівання тут дещо знижується.
• Тому можуть бути знижені вимоги до ретельності підготовки поверхні заготовок.
• Потужність електрична і механічна при зварюванні на м'яких режимах потрібно більш помірна, ніж при зварюванні на жорстких режимах.

Точ. зварювання

1. Жорсткі режими

Жорсткі режими забезпечують більш високу продуктивність та меншу витрату енергії. Зважаючи на те, що поверхня деталей під електродами при жорстких режимах нагрівається порівняно менше, електроди нагріваються слабше, незважаючи на зростання тиску, витрата їх знижується. Помітно зменшується глубин2 вм'ята в місці зварювання та викривлення виробу. У цілому нині жорсткі режими доцільні, передусім, в масовому виробництві, де виграш у продуктивності та витраті енергії повністю окупить додаткові витрати, пов'язані з придбанням, експлуатацією та живленням більш потужного обладнання.

Сила та щільність струму.

Зі збільшенням товщини листів, що зварюються, сила струму повинна підвищуватися. Для зварювання низьковуглецевих сталей середньої товщини на серійних машинах орієнтовний вибір сили струму lможе здійснюватися за таким співвідношенням:

l=6500q a,

Де q товщина листів, що зварюються в мм.

При зварюванні листів різної товщини вибір параметро проводиться за умови достатності нагріву та деформації тоншого листа. Тому а наведеному співвідношенні і наступних величина q віднесена до більш тонкого листа.

Щільність струму Iдля жорстких режимів вибирається в межах 120 - 360 д/Лм*, для м'яких 80-160 мм2.

Зі збільшенням товщини листів щільність то/? знижується. Коли метал зварюваних деталей має підвищену тепло- та електропровідність, щільність струму повинна збільшуватися. Так, при зварюванні алюмінію або його сплавів густина струму іноді досягає 1000 а/мм2 і вище. Як згадувалося раніше, щільність струму повинна вибиратися більшою, коли з якихось міркувань тиск приймається підвищеним.

Контактне точкове зварювання

Час нагріву

Як і сила струму, час нагріву (tcs) зростає із збільшенням товщини деталей. Орієнтовно для зварювання маловуглецевої сталі на жорстких режимах час нагрівання може вибиратися за співвідношенням

tce - (0,1-f-0.2) qсек.,

де q - товщина тоншого листа в мм.

Для зварювання листів товщиною до 3 мм на м'яких режимах підбір часу нагріву може проводитися за співвідношенням.

I= (0.8×1) q сек.

Занадто тривале нагрівання може спричинити перегрів металу в зоні зварювання.

Для зварювання металів з високою теплопровідністю час зварювання приймається малим (при великій силі струму), при зварюванні сталей, що загартовуються, навпаки, щоб уникнути утворення гартових тріщин при швидкому охолодженні час нагріву часто доводиться збільшувати (при відповідному зниженні струму).

Хід точкового зварювання

Тиск

Вибір тиску (P) здійснюється залежно від товщини, стану та матеріалу заготовок, а також від характеру прийнятого режиму нагрівання.

Для зварювання маловуглецевої сталі тиск залежно від товщини вибирається do формулі

P=(60×200)q кг.

де q-товщина в мм.

Питомий тиск має межу Зх10 кг/мм2.

М'яку гарячекатану сталь можна спарювати при менших тисках. Холоднокатана сталь, що отримала підвищену твердість наклепу, вимагає деякого підвищення тиску (на 20-30%). Коли заготівлі погано виправлені і мають короблення, то, перш ніж щільно здавити листи на ділянці сіамки, доводиться виправити під електродами. Загальне необхідне зусилля в цьому випадку має бути збільшено, особливо при великих товщинах. Так, для листів завтовшки 3-6 ммтільки це додаткове зусилля становить 100-400 ке.З цієї ж причини зусилля повинне зростати і тоді, коли точки розташовуються про ті місця зварюваного вузла, де здавлювання листів утруднено (поблизу ребер та інших елементів жорсткості, а місцях поєднання деталей та радіусу тощо).

Питомий тиск зростає разом із міцністю металу, що зварюється. При зварюванні низьколегованих сталей воно може становити 120-160% до питомого тиску для маловуглецевої сталі, при зварюванні аустенітно і жароміцних сталей і сплавів але підвищується в 2-3 рази.

• Діаметр електрода. Діаметр електрода (d)визначає щільність струму, питомий тиск та ступінь інтенсивності охолодження поверхні деталі.
• На електричний опір зони зварювання діаметр електрода впливає відносно мало, лише в кінцевій стадії нагрілу, коли досягається повний дотик поверхонь електрода та деталі.
• Тому ярі тривалому нагріванні вплив діаметра електрода позначається сильніше. Діаметр електрода зростає із товщиною деталей.
• Для товщини до 3 ммдіаметр електрода розраховується за такою формулою:

D=2q+3мм,

де q - Товщина більш топкого листа.

Для деталей із більшою товщиною розрахунок ведеться за формулою

Зміною діаметра електрода часто користуються для вирівнювання нагріву отри зварюванні деталей, неоднакових за товщиною або за родом металу.

В ході процесу зварювання під впливом сильного нагріву та великого механічного навантаження робоча частина електрода змінюється з утворенням грибоподібного потовщення, а поверхня забруднюється окислами металу. Збільшення фактичного діаметру електрода при незмінних силі струму та зусилля стиснення означає зниження щільності струму та питомого тиску. Внаслідок цього інтенсивність нагріву в зварювальному контакті сильно зменшується, а ущільнення металу утруднюється і зварювання може виявитися неякісним. Крім того, забруднення поверхні електродів може викликати збільшення перехідного опору, перегрів та навіть оплавлення поверхні листів. Зазвичай вважають, що пов'язане зі зносом зростання діаметра більш ніж на 10% неприпустимо. Такі електроди повинні зачищатися напилком, спеціальним пристроєм або переточуватись.

Час попереднього стиснення

Підлога часом попереднього стиснення розуміється від початку застосування тиску до початку нагрівання. Воно має бути достатнім, щоб механізм стиснення встиг звести електроди та розвинути тиск до заданої величини. Цей параметр безпосереднього впливу теплові процеси при зварюванні немає. Для підвищення продуктивності цей параметр слід скорочувати, наскільки дозволяє швидкість роботи механізму стиснення.

Час проковування

Час проковки (tnp) визначається тривалістю знаходження вже звареної точки під тиском електродів. Цей параметр впливає на швидкість охолодження металу після зварювання, оскільки після нагрівання, в умовах щільного дотику електродів і деталі, тепло від зони зварювання особливо швидко відводиться електроди.

При зварюванні сталей, що гартуються, прискорене охолодження може викликати появу тріщин і час проковки тому слід зменшувати.

Однак у всіх випадках тиск не повинен зніматися раніше деякого часу, необхідного для повного затвердіння та зміцнення ядра. В іншому випадку деформовані при зварюванні листи, прагнучи пружно повернутися в початкове положення, можуть зруйнувати ядро, що ще не охололо, З підвищенням товщини час проковки зростає, так як обсяг нагрітого металу і час охолодження збільшуються.

Сама назва контактне точкове зварювання говорить про те, що деталі міцно з'єднуються між собою крапкою або крапками в результаті впливу електричного струму та відповідного зусилля стиснення.

Таким способом можна з'єднувати як тонкі деталі, що мають товщину до 0,02 мкм, так і деталі товщиною до 20 мм, виготовлені з різних металів і сплавів, а також їх поєднань. Зварюють цим видом зварювання дріт, прутки круглого, хрестоподібного перерізу та ін. профілі. Найчастіше зварюють конструкції з м'якої та корозійно-стійкої сталі, а також усі легкі сплави та латунь.

Точкове зварювання широко поширене при виготовленні конструкції в електронній промисловості, судно-, літако-, автомобілебудуванні, сільському господарстві, інших галузях промисловості та побуту. Зварювання застосовується при рихтуванні та зварюванні кузовів машин, при виготовленні шаф та корпусів, що застосовуються в електротехнічній промисловості, виробництві виробів каркасної форми, виготовленні посуду.

Жодна станція технічне обслуговуваннята невеликі майстерні з обслуговування автомобілів не можуть існувати, не маючи у своєму арсеналі машини для точкового зварювання.

Етапи виконання точкового зварювання

До них відносяться:

• підготовка кромок виробу під зварювання;
• поєднання деталей у потрібному положенні та приміщенні їх між електродами;
• нагрівання виробу до стану пластичності;
• деформування.

Підготовка кромок під зварювання полягає в зачистці їх до металевого блиску та знежирення. Деталі повинні щільно прилягати один до одного у процесі здійснення зварювання. Для цього використовують ручні лещата або струбцини.

До переваг відносять:

• високу швидкість (деякі апарати дозволяють здійснювати 600 з'єднань за хвилину);
• відсутність деформацій та короблення;
• немає необхідності використовувати зварювальника з високою кваліфікацією;
• економічність;
• можливість автоматизації зварювального процесу.

До недоліків можна віднести велику трудомісткість зварювання, неможливість отримати герметичне з'єднання та неможливість застосувати цей вид зварювання для навантажених та силових виробів.

Пристрій зварювальної машини

Основними частинами будь-якої зварювальної машини для точкового зварювання є:

• трансформатор струму (вторинна обмотка у нього приєднується до електродів);
• спеціальний механізм, призначений для стиснення електродів;
• зварювальний затискач;
• пристрій, що дозволяє включати та вимикати зварювальний струм;
• шафа управління (регулює силу струму та час його протікання).

У зварювальних апаратів невеликої потужності шафа управління може бути відсутня, тоді час пропускання струму і необхідне зусилля стиснення електродів регулює сам зварювальник, покладаючись на свій досвід і навички.

Зазвичай у зварювальних апаратів регулюються такі основні параметри:

• сила струму;
• час проходження струму;
• зусилля стиску електродів.

У процесі роботи на будь-якому зварювальному апараті необхідно стежити за станом електродів. Діаметр електрода не повинен збільшуватись. Це призводить до зменшення концентрації тепла у місці з'єднання деталей. Діаметр електрода повинен бути таким самим, як і отримана згодом зварювальна точка. Площина контакту електрода з металом зачищають плоским напилком або шліфувальною шкіркою.

Необхідно пам'ятати, що електроди виготовляються із спеціальних матеріалів — міді та жароміцних бронз, які здатні зберігати розміри та форму при високих температурах (до 600 0С), однак у процесі експлуатації вони швидко зношуються та втрачають свою форму. Тому треба не тільки стежити за станом форми електродів, а й вчасно проводити їхню заміну.

Усі апарати можна класифікувати за такими основними ознаками:

• призначенню;
• розташування електродів;
• пересування;
• способу автоматизації.

За призначенням апарати ділять на машини загального призначення і призначені щодо конкретних робіт (пеціалізовані). Апарати загального призначення застосовуються у побутових та виробничих цілях при виконанні разових робіт. Вони характеризуються невеликими розмірами та вагою, легко транспортуються та працюють, як правило, від побутової електричної мережі.

Спеціалізовані апарати використовуються для виробничих цілей при великосерійному та масовому виробництві однотипних виробів. Це дозволяє максимально збільшити продуктивність. Характеризуються великими габаритами, харчування у них часто здійснюється від електричної мережі 380 В. До них відносяться спеціальні споттери та машини, призначені спеціально для кузовних робіт.

Електроди у машин можуть розташовуватися так:

• один навпроти одного;
• поряд один з одним (паралельно).

У першому випадку електроди з двох сторін одночасно стискають деталі, що зварюються, а в другому – електроди спираються з одного боку деталей. Такі кліщі називаються двоточковими.

За способом пересування апарати можуть бути 3 видів:

• стаціонарні;
• підвісні;
• мобільні.

У стаціонарних машинах для точкового зварювання деталі переміщують під машину, а в підвісних та мобільних відбувається встановлення апарата в положення зварювання. Зазвичай у ремонтних цілях використовують зварювальні кліщі. Вони мають невеликі розміри та дозволяють виконувати точкове зварювання за місцем проведення ремонтних робіт.

За способом автоматизації обладнання може бути:

• ручним;
• автоматичним.

Основним параметром при виборі необхідної тих чи інших цілей машини є сила зварювального струму і довжина важелів з електродами. Саме це визначає, яку товщину деталей можна зварювати, який метал та з якими габаритами. Зазвичай виробник це вказує у паспорті на конкретну модельапарату для точкового зварювання. Найпростіший апарат для точеного зварювання можна цілком.

Порядок роботи апаратів точкового зварювання

Деталі, що підлягають з'єднанню, накладаються внахлестку один на одного. Потім вони встановлюються між електродами та закріплюються. Далі відбувається пропускання струму великої сили (близько 5000 А) і невеликої напруги (4В). Ці значення залежать від толщини деталей, що зварюються. Це викликає швидке нагрівання металу в місці контакту на всю товщину деталей. Відбудеться його плавлення.

Нагрів здійснюється подача імпульсу зварювального струму. Його тривалість трохи більше 0,1 сек, або навіть менше, залежно та умовами зварювання. За цей час він розплавить метал у зоні з'єднання та утворює рідкий метал. Після зняття ще деякий час деталі утримуються під тиском. Це робиться для того, щоб метал охолонув і закристалізувався. Притискання деталей відбувається у момент дії зварювального імпульсу. Це дозволяє запобігти виплеску металу із зони утворення точки.

Дефекти контактного точкового зварювання

Усі дефекти, які можуть виникнути при контактному точковому зварюванні, можна розділити на видимі та невидимі (внутрішні). До видимих ​​дефектів відносять:

• тріщини;
• пропали;
• розриви металу;
• вириви точок;
• темну поверхню точок;
• вм'ятини;
• неправильну форму точок.

До невидимих ​​дефектів відносять:

• непровар:
• внутрішні тріщини, виплески, раковини та пори.

Цьому сприяє неправильно підібрана технологія зварювання, неправильна підготовка металу до зварювання, недостатнє охолодження електродів у процесі зварювання, зношування поверхні електродів та інші фактори, які негативно позначаються на якості виробу. Виявити зовнішні дефекти можна одразу, а внутрішні лише спеціальними методами неруйнівного контролю, що застосовуються на виробництвах, які виробляють вироби відповідального призначення.

У магазинах, включаючи інтернет-магазини, можна придбати апарати від провідних світових та вітчизняних виробників зварювального обладнання.

Особливою популярністю та хорошим попитом користуються апарати компанії G.I.Kraft з Німеччини, зварювальні апарати BlueWeld, що виробляються в Італії, компанії Forsage з України, мобільні апарати «КРАБ» виробника з України та інші. Всі вони відзначаться чудовими якісними характеристиками, інноваційними технологіямивиготовлення та високою продуктивністю. Величезний асортиментний ряд дозволяє вибрати апарат під конкретні потреби із чудовими характеристиками, який прослужить тривалий час.