5.8. Контактная сварка

Контактная сварка является разновидностью сварки давлением с кратковременным электрическим нагревом места соединения и его последующей пластической деформацией (осадкой), в ходе которой и формируется сварное соединение (рис. 5.16-а).

При прохождении электрического тока от одной заготовки к другой максимальное количество теплоты выделяется именно в месте сварочного контакта, поскольку электрическое сопротивление стыка намного превышает сопротивление сплошного металла остального объёма заготовок. Из-за микронеровностей поверхностей стыка заготовки даже после тщательной обработки соприкасаются только в отдельных точках (рис. 5.16-б). В связи с этих действительное сечение металла, через которое проходит ток в зоне стыка, резко уменьшается. Кроме того, на поверхности свариваемых заготовок всегда имеются плёнки окислов и загрязнения с малой электропроводностью, которые также увеличивают сопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок пластичный металл в местах контакта деформируется, поверхностные плёнки разрушаются и вытесняются к периферии стыка. В соприкосновение приходят совершенно чистые слои металла, образующие сварное соединение.

По типу сварного соединения контактную сварку делят на стыковую, точечную и шовную.

Контактная сварка относится к наиболее производительным видам сварки и вследствие лёгкой автоматизации получила широкое применение в автомобильной, авиационной и автотракторной промышленности, строительстве, инструментальном производстве, при сварке рельсовых стыков и вагонных кузовов.

5.9. Контактная стыковая сварка

При контактной стыковой сварке заготовки свариваются по всей поверхности взаимного соприкосновения. Этот вид сварки обычно применяют для соединения стержневых или трубчатых участков заготовок. Заготовку 1 (рис. 5.17) закрепляют в зажимах 2 стыковой машины, которые установлены на закреплённой плите 3 и снабжены токоподводом. Другую заготовку закрепляют в аналогичных зажимах, которые установлены на подвижной плите 4, связанной с силовым устройством и имеющей возможность перемещения по направляющим.

Различают два вида контактной стыковой сварки: сварку сопротивлением и сварку оплавлением.

Стыковой контактной сваркой сопротивлением называют сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой. Перед сваркой соединяемые торцы заготовок должны быть очищены от окисных плёнок и плотно пригнаны друг к другу предварительной механической обработкой. Заготовки закрепляются в зажимах стыковой машины (рис. 5.17) и сдавливаются друг с другом силой Р, затем включается ток, металл разогревается до пластического состояния, ток выключается, после чего сила Р значительно увеличивает

Типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой сопротивлением, показаны на рис. 5.18. Этим способом соединяют заготовки малого сечения (до 100 мм²), т.к. при больших сечениях нагрев будет неравномерным. Сечения в зоне стыка должны быть одинаковы по форме и достаточно просты (круг, квадрат, прямоугольник с близкими по размеру сторонами).

Стыковой контактной сваркой оплавлением называют сварку с разогревом стыка до оплавления и последующей осадкой. Различают две разновидности такой сварки: непрерывным и прерывистым оплавлением.

При непрерывном оплавлении между заготовками, установленными в зажимах машины, оставляют исходный зазор, включают ток и постепенно сближают заготовки. В результате вначале происходит соприкосновение по отдельным небольшим площадкам, по которым будет протекать ток высокой плотности. При этом под действием магнитного поля расплавленный и кипящий металл выбрасывается наружу, унося с собой поверхностные окислы и загрязнения. После достижения равномерного оплавления всей поверхности стыка заготовки осаживают увеличенной силой Р, отключая ток незадолго до конца процесса.

При прерывистом оплавлении заготовками, установленные в зажимах машины, сближают под током, приводят их в кратковременное соприкосновение и вновь разводят на небольшое расстояние. Быстро повторяя одно за другим сближения и разъединения, повышают температуру свариваемых торцов и увеличивают электропроводность свариваемого промежутка, в результате чего возникает электрических разряд, производящий оплавление всего сечения. Затем выключают ток и сдавливают заготовки, вытесняя часть расплавленного металла вместе с окислами из зоны сварки. Стыковая сварка с прерывистым оплавлением применяется для изготовления тех же изделий, что и сварка с непрерывным оплавлением, но тогда, когда мощность стыковой машины является недостаточной.

По сравнению со сваркой сопротивлением сварка оплавлением имеет ряд преимуществ. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а окислы и загрязнения удаляются, в связи с чем не требуется особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением стыка сложной формы, а также с различными сечениями в зоне контакта, разнородные металлы, например, медь и алюминий. Возможные типы сварных соединений, выполняемых стыковой сваркой оплавлением, показаны на рис. 5.19. С её помощью, естественно, можно получить и все типы соединений, представленные ранее на рис. 5.18.