1.1.3. Двусторонняя точечная сварка и ее разновидности

При двусторонней контактной точечной сварке (КТС), свариваемые детали 1 (рис. 1.4), расположенные перед сваркой внахлестку, сжимают токопроводящими электродами 2 и 3 сварочным усилием F_СВ, а затем от источника питания ИП (например, трансформатора) пропускают импульс сварочного тока I_СВ длительностью t_СВ и таким образом сваривают их по отдельным участкам касания, называемым сварными точками 4.

При КТС для образования сварного соединения затрачивается тепловая и механическая энергия, которая подводится извне сжатием деталей электродами и пропусканием через зону сварки импульса сварочного тока. Наиболее надежным способом, который обеспечивает образование физического контакта и способствует возникновению межатомарных связей в зоне формирования соединений, является расплавление металла в приповерхностных слоях деталей с образованием общего его объема. Поэтому в технологии КТС, за редким исключением, принято, что необходимым условием образования точечного сварного соединения является образование общей зоны расплавленного металла соединяемых деталей. В специальной литературе по сварке общую зону расплавленного металла свариваемых деталей обычно называют «литое ядро», «ядро расплавленного металла» или просто «ядро».

П араметрами, которые наиболее значимо влияют на процесс формирования точечного сварного соединения и различают между собой все многообразие известных способов двусторонней точечной сварки, являются род сварочного тока и форма его импульса. Это их различие (рис. 1.5) обусловлено в основном особенностями устройства силовых электрических контуров машин контактной точечной сварки. Поэтому способы КТС по роду сварочного тока и форме его импульса разделяют на следующие группы:

• контактная точечная сварка переменным током (рис. 1.5, а);

• низкочастотная контактная точечная сварка (током пониженной частоты монополярными или униполярными импульсами) (рис. 1.5, б);

• конденсаторная контактная точечная сварка (рис. 1.5, в);

• контактная точечная сварка постоянным током (рис. 1.5, г);

Каждая из этих групп способов КТС имеет свои особенности, преимущества и недостатки в технологическом и техническом аспектах. Кроме того, они различаются и экономической эффективностью.

1.1.4. Особенности односторонней точечной сварки

При односторонней точечной сварке сварочный ток подводят со стороны одной (в большинстве случаев верхней) детали (рис. 1.6). За один цикл сварки получают обычно две точки. В некоторых случаях — одну, когда второй электрод с увеличенным диаметром d_э используют в качестве токоподвода.

Этот способ КТС обеспечивает высокую производительность, возможность соединения деталей с одной стороны, снижение потребляемой электрической мощности (малая площадь сварочного контура машины), уменьшение коробления деталей (за счет симметричной одновременной приварки).

С ущественный недостаток односторонней точечной сварки — бесполезное шунтирование тока (I_ш) через верхнюю деталь. Это, в частности, затрудняет сварку деталей из сплавов с высокой электропроводимостью, вызывает нагрев и деформацию верхней детали, искажает электрическое и тепловое поле в приэлектродной области. При малом расстоянии между электродами t_ш это может вызывать наружные выплески из-за искажения формы ядра (см. изотерму плавления на рис. 1.6). Ток шунтирования снижается при увеличении удельного электрического сопротивления ρ₀ свариваемого материала деталей, шага между точками t_ш, уменьшении отношения толщин деталей s_l/s₂ и ρ₀ токоведущей подкладки. Действительно, I_ш зависит от отношения Z_ш, Z_н.д. и Z_т.п. Увеличение I_ш вызывает рост потребляемой электрической мощности и в ряде случаев создает сложности при конструировании сварных узлов.

Частично уменьшить I_ш, устранить искажение температурного поля и повысить стойкость электродов удается, применяя двух импульсный режим сварки с подогревом. Первый импульс увеличивает Z_ш, а второй формирует соединения при малом t_ш.

Одностороннюю сварку без подкладки применяют реже, главным образом на узлах высокой жесткости, способных воспринимать без продавливания сварочное усилие F_CB. Используют жесткие режимы. Однако большая величина I_ш мешает достижению устойчивых результатов.

Схемы односторонней точечной и шовной сварки чаще всего применяют в специальных многоточечных (автомобилестроение) и многошовных (холодильники) машинах, где односторонний доступ и малый вторичный контур удобны для компоновки электродов и стабилизации качества соединений. Нередко одностороннюю сварку используют для прихватки тонкостенных деталей.