Звоните сейчас, мы работаем
8 (800) 550-5724
Звонок по РФ бесплатный
Успейте получить скидку до 46 000 рублей на весь ассортимент
Только до 5 декабря
Получить скидку
15.02.2023 Общегаражное оборудование
3250
Время чтения: 15 минут

Контактная сварка: технология, виды, сферы использования

Сохранить статью:

Где используется? Контактная сварка применяется в разных сферах: от создания строительных конструкций до производства полупроводниковых устройств. Популярен метод и для решения разного рода бытовых задач, к примеру во время ремонта автомобилей.

На что обратить внимание? Существуют различные технологии контактной сварки: точечная, рельефная, шовная, стыковая. Каждая из них имеет свои особенности, требует наличия специального оборудования и практикуется в зависимости от конкретной ситуации.

 

Технология контактной сварки

Данную технологию обычно путают с классическим электродуговым свариванием металлических деталей. Но это неправильно, хотя общие схожие черты, безусловно, присутствуют. В основе контактной сварки также лежит нагрев деталей в месте стыка с помощью тока большой силы с тем, чтобы место соединения оказалось расплавлено. Однако здесь детали дополнительно подвергаются давлению, что увеличивает диффузию и способствует упрочнению шва после последующего его охлаждения и кристаллизации материала.

Контактная сварка является едва ли не самым ранним изобретенным способом спайки металлических заготовок. Его создал английский физик Уильям Томсон в 1856 году. Примерно в это же время похожую технологию придумал и опробовал непосредственно на производстве американский ученый Элиу Томсон. Не отставали и россияне: тогда же отечественный изобретатель Николай Николаевич Бенардос придумал несколько вариантов шовного и точечного контактного сваривания стальных заготовок.

Контактная технология обычно применяется для деталей, сделанных из однородных материалов (одних и тех же металлов).

Технология контактной сваркиТехнология контактной сварки 

Важно! Именно давление при контактном сваривании выгодно отличает эту технологию пластического соединения деталей от любого другого типа сварки. Как раз оно способствует формированию шва, характеризующегося равномерностью и прочностью. И разумеется, такое давление невозможно создать вручную – это осуществляется при помощи специальных механических приспособлений.

Необходимое оборудование

Раньше для осуществления контактной сварки применялись специальные клещи и угольные электроды. Технология выглядела примерно следующим образом:

  • 2 металлические пластины укладывались друг на дружку;
  • пластины прихватывались клещами (как тисками);
  • к пластинам присоединялись угольные электроды;
  • после этого на электроды подавался ток.

В итоге пластины разогревались достаточно для того, чтобы металл в них начал переходить в жидкую фазу и между ними образовывались сварные точки. Получалось, что пластины сваривались друг с другом по плоскости. Такого эффекта не добиться при использовании обычной электродуговой сварки.

Современная технология намного более совершенна: сейчас для контактного сваривания применяют узкоспециализированные или же универсальные машины:

  • стационарные;
  • подвесные;
  • передвижные.

Контактная сварка может осуществляться током как переменным, так и постоянным. Более того, оборудование способно обеспечивать следующие способы спайки:

  • точечную;
  • рельефную;
  • шовную;
  • стыковую.

Для регулировки уровня сварочного тока такие машины оснащаются трансформаторами, которые способны понижать напряжение со стандартного уровня в 220 В до 1-15 В. При этом электрическая мощность сварочного оборудования может доходить до 50 кВт (минимум, кстати, всего лишь 0,5 кВт), из чего следует, что при напряжении хотя бы в 15 вольт сила тока может достигать 3333 ампер! Сила сжатия заготовок доходит до 1000 кгс (фактически 1 т/см2). Прижим обычно обеспечивается контролируемым пневматическим механизмом.

Любая машина для контактной сварки имеет ряд блоков, которые в обязательном порядке в ней присутствуют:

  • гидро- или пневматическая система прижима (система подачи лубрикаторов для смазки подвижных элементов и механизмов, а также фильтры, входящие в группу предварительной подготовки; элементы регулирования: манометры, клапаны, редукторы; арматура подачи сжатого воздуха: клапаны, штуцеры, вентили и краны);
  • охладительный контур (штуцеры приемной и разводящей гребенки; трансформаторный водяной контур в обеих обмотках, арматура и реле);
  • механические приводы (у точечных машин это привод сжатия; у шовных – еще и привод вращения роликов; у стыкового аппарата – привод сжатия, а также для осадки сочленяемых заготовок);
  • электрическая часть (трансформатор, регулятор сварочного цикла и прерыватель цепи).

Отдельного внимания заслуживают электроды для контактной сварки. При том уровне тока, который через них проходит, они испытывают колоссальный нагрев и довольно быстро изнашиваются. Поэтому к таким контактам одновременно предъявляются 2 типа требований:

  • устойчивость к высоким температурам (тугоплавкость);
  • стойкость при работе на сжатие, потому что только при усилии примерно в 5 кг/мм2 можно обеспечить действительно надежный электроконтакт с заготовкой.

Электроды относятся к расходным материалам. Они обычно производятся из бронзы. При этом наконечники электродов обычно съемные – их форма подбирается максимально соответствующей форме поверхности свариваемых деталей. У шовных аппаратов контактной сварки они похожи на диски (обеспечивают максимальную площадь соприкосновения).

 

Преимущества и недостатки контактной сварки

Контактная сварка обеспечивает максимальную производительность производственного процесса. Шовное сваривание деталей толщиной 0,5 мм осуществляется, к примеру, со скоростью 1,5 м/мин – никакая другая технология сварки не способна продемонстрировать такие показатели. Помимо этого, есть и другие преимущества:

  • гомогенность получаемого шва (его стабильность при неизменности качественных параметров);
  • крайне скромное удельное энергопотребление (в пересчете на 1 см шва);
  • на каждый миллиметр шва приходится меньшее количество энергии по сравнению с той же классической электродуговой сваркой, поэтому термическая деформация металла незначительна (проявляется она, как правило, только в местах сочленения деталей);
  • целиком заготовки не нагреваются, а потому тепловые потери находятся на минимуме;
  • ресурс электродов очень велик (изнашиваются они медленно);
  • никакие присадочные материалы не нужны;
  • для того чтобы осуществлять контактную сварку, не нужно иметь никаких сверхкомпетенций (требования к квалификации обслуживающего данный технологический процесс персонала откровенно низкие);
  • в отличие от электродуговой сварки здесь нет никаких выделений вредных веществ;
  • возгорание при данном процессе может произойти только, если плеснуть в место образования шва, к примеру, бензином;
  • образующийся шов оказывается в глубине металлического массива (поверхность оказывается абсолютно ровной и гладкой).

Преимущества и недостатки контактной сваркиПреимущества и недостатки контактной сварки 

Для объективности следует упомянуть и о недостатках:

  • Аппаратура для контактной сварки – это целый комплекс оборудования, который, разумеется, стоит весьма дорого. Далеко не каждый может себе позволить его приобрести.
  • Минимально необходимая сила тока – 1000 А. В связи с этим нужно уделять особое внимание целостности проводов и соединений по всей цепи от источника.
  • Герметичность швов, полученных методом контактной сварки, оставляют желать лучшего. К примеру, с помощью электродуговой сварки выполняются более целостные, надежные швы. Несмотря на то что шов формируется быстро, его качество подойдет не для всех изделий.
  • Сварщик должен в обязательном порядке следить за уровнем напряжения. Его падение означает взлет силы тока (в соответствии с законом Ома). Если напряжение упадет критически, это может привести к расплавлению не только стыкуемых деталей, но и всей цепи в целом (и даже ко взрыву из-за короткого замыкания).
  • Далеко не всякие детали можно сварить таким образом (не позволят габариты).
  • Чем больше глубина шва, тем большая электрическая мощность понадобится. Здесь скорость движения дуги не переходит в качество провара (потому что дуга как таковая при контактной сварке отсутствует).

Товары из категории

Стенд для восстановления шаровых опор NORDBERG VHS-1
Стенд для восстановления шаровых опор NORDBERG VHS-1
  • Напряжение питания, В 220
  • Максимальный размер пальца 28 мм
99 170 ₽
В кредит от 3 306/мес
Камера пескоструйная T06305 AE&T 990л
Камера пескоструйная T06305 AE&T 990л
  • Производительность, м3/час 1 - 3
  • Рабочее давление, бар 3.5 - 8.6
164 450 ₽
В кредит от 5 482/мес
Пресс, усилие 50 тонн NORDBERG PRO N3550
Пресс, усилие 50 тонн NORDBERG PRO N3550
  • Усилие 50 т
  • Ширина стола, мм 750 мм
170 079 ₽
В кредит от 5 669/мес
Стенд универсальный для ремонта ДВС, КПП и др. агрегатов весом до 2000кг. стацион. ЧЗАО Р776Е
Стенд универсальный для ремонта ДВС, КПП и др. агрегатов весом до 2000кг. стацион. ЧЗАО Р776Е
  • Макс. грузоподъемность 2000
  • Тип стационарный
189 000 ₽
В кредит от 6 300/мес
ПРЕСС с пневмоприводом 100т PRO NORDBERG PRO N35100
ПРЕСС с пневмоприводом 100т PRO NORDBERG PRO N35100
  • Усилие 100 тонн
  • Гидравлический ход 220 мм
380 497 ₽
В кредит от 12 683/мес
Станок для заклепки тормозных колодок пневмогидравлический T3306PH AE&T
Перейти в каталог

Разновидности контактной сварки

Специалисты выделяют несколько типов соединений, характерных для контактной сварки (при стыковке деталей под давлением):

  1. Шовная контактная сварка

Здесь производится разметка определенного количества сварных точек или литых участков. Чтобы получить герметичный шов, этих точек (или литых проваров) должно быть много и располагать их следует близко друг от друга. Более того, наилучшим вариантом является тот, при котором сварные точки налезают друг на друга (перекрываются).

Оборудование для такой сварки представляет собой специализированный станок, в котором присутствуют дисковые роликовые электроды. Литая станина здесь нужна для обеспечения жесткости, чтобы свариваемые поверхности можно было прокатывать, одновременно прижимая. Обычно таким способом спаиваются листы, чья толщина находится в диапазоне от 0,2 до 3 мм.

  1. Контактная точечная сварка

При этой технологии спаиваемые детали одновременно привариваются не в одной, а сразу в нескольких точках.

  1. Разновидности контактной сваркиРазновидности контактной сварки 

Здесь прочностные характеристики определяются размером точки. Данный показатель зависит от нескольких факторов:

  • размера пятна контакта электрода;
  • формы пятна контакта;
  • усилия на сжатие;
  • уровня силы тока;
  • времени воздействия на свариваемые заготовки данного тока.
  1. Рельефное соединение

Здесь также заготовки соединяются одновременно в нескольких местах. Название данного соединения обусловлено наличием специальных рельефных выступов, которые подготавливаются заранее. Форма сочленяемых деталей определяет прочность образуемого соединения (но крепость шва в данном случае от формы электрода не зависит). Рельеф на одной или на обеих заготовках формируется заблаговременно, например, с помощью прессования (или же простой кувалдой).

  1. Стыковая контактная сварка

Под воздействием высокой температуры, которая образуется за счет очень большой силы тока, кромки соединяемых деталей оплавляются, и они спаиваются по всей плоскости соприкосновения. Стыковая контактная сварка допустима не всегда – требуется выполнение целого ряда условий: подходит марка металла, не предъявляются повышенные требования по качеству сварного шва, соприкасающиеся поверхности имеют достаточно большое пятно контакта. Сваривание может осуществляться методом плавления с подогревом, непрерывным плавлением или же плавлением с сопротивлением.

Последний метод применяется для сваривания заготовок, у которых пятно контакта превышает 200 мм2. Именно такая методика подходит и для габаритных заготовок, площадь сечения которых превышает 100 тыс. мм2.

Часто рассмотренные способы контактной сварки комбинируются. В итоге практикуются формирование, например, шовно-стыковых или рельефно-точечных соединений. Помимо прочего, выделяют одно- или двустороннюю контактную сварку.

В последнем случае электроды подводятся сразу к двум поверхностям детали (как правило, по шву), но это бывает достаточно трудно осуществить, если детали массивные и их проблематично переворачивать. Из-за этого чаще применяют одностороннюю сварку (когда оба электрода располагаются с одной стороны свариваемых деталей). Ее считают менее надежной, но следует признать, что здесь многое зависит от подаваемой силы тока и от мастерства исполнителя.

 

Стыковая контактная сваркаСтыковая контактная сварка 

Процесс контактной сварки

Контактная сварка только на первый взгляд выглядит просто. На самом деле данный процесс осложнен всевозможными технологическими особенностями, которые необходимо учитывать. Сварщик в данном случае должен досконально знать алгоритм процесса:

  1. Свариваемые поверхности нужно тщательно подготовить. В противном случае добиться качественного соединения не получится.
  2. Во время процесса сварки следует внимательно контролировать электрическое напряжение на обеих деталях. Оно должно быть одинаковым. Чтобы добиться такого результата, поверхности проходят механическую, а также химическую обработку (к примеру, травление и обезжиривание). Если напряжение где-то в одном месте будет больше, то весь ток мгновенно пойдет именно этим путем. В итоге на том участке сила тока может многократно превысить норму – металл очень быстро расплавится и вместо аккуратного шва получится дырка.
  3. Затем осуществляется плотное прижатие свариваемых деталей. Обязательно нужно использовать средства малой механизации (специальные зажимы или же станочный метод). Если попробовать сделать это вручную, то из-за недостаточно плотного контакта соединение получится некачественным.
  4. Далее производится установка электродов в исходное положение и их прижим. После того как сварщик убедится в обеспечении достаточного пятна контакта деталей с электродами, на последние подается напряжение. Сварщик должен представлять, какой эффект вызовет замыкание цепи и насколько быстро следует продвигать электроды для получения качественного шва.
  5. Недопустима ситуация, при которой происходит полное расплавление свариваемых участков. Ток должен расплавлять лишь сердцевину сочлененных поверхностей, которая и образует спайку.
  6. Вытеканию расплава за пределы шовной зоны препятствует давление, оказываемое на заготовки.

Остывание металла после подачи напряжения во время контактной сварки происходит примерно с такой же скоростью, как и в случае сварки электродуговой. Только в первом случае шов образуется более ровный и прочный (хоть зачастую и недостаточно герметичный).

Контроль качества сварки

Предварительная подготовка поверхностей, а также выбор режима (способа) контактной сварки напрямую влияет на качество получаемого результата.

Контроль качества сваркиКонтроль качества сварки 

Главным показателем качества точечной или шовной сварки является именно размер ядра соединения (то есть той зоны, где и происходит спайка двух деталей). Ядро должно составлять примерно 3 толщины самой тонкой из свариваемых заготовок. Расплавление в норме осуществляется в диапазоне 20-80 % толщины каждой заготовки. Если не уложиться в данный норматив, то в случае снижения толщины расплавления ниже 20% будет иметь место непровар, а если расплавится больше 80 % массива заготовки по толщине, то образуется прожиг.

Контроль качества шва можно осуществлять визуально (от острого глаза профессионала ничего не скроется). Но лучше использовать специальные технологические приспособления – средства неразрушающего контроля. С их помощью можно обнаружить непровары, которые трудно диагностируются визуально. Наиболее эффективной является диагностика ультразвуком (если шов проварен качественно, то есть массив расплава однороден, то подаваемое излучение не будет ни ослабевать, ни отражаться).

Обычно если неразрушающими методами определяются скрытые дефекты, то после этого на проблемных участках в ход пускают разрушающие способы выявления брака. Например, отбираются контрольные образцы, и в них производятся измерения диаметра литого ядра.

Обозначение на схемах и чертежах

На чертежах и схемах контактная сварка обозначается особым образом. Актуальные стандарты позволяют применять сразу несколько обозначений:

  • Если контактный шов сплошной и визуально различимый, то он помечается основной линией.
  • Если шов сплошной, но неразличимый, то его обозначают на чертеже тонкой линией.
  • Если шов сплошной, но скрытый, то для обозначения используется штрихпунктир.
  • Сварные точки, различимые визуально, обозначаются «+». Скрытые точки не выделяются вовсе. Но составитель чертежа может дополнительно разместить на схеме линии с выноской, указывающие, где именно осуществлены прихватки.

Общепринятые обозначения (литеры и цифры, номера госстандартов) можно указывать только на линиях с выносками. Согласно ГОСТу, точечная контактная сварка в обязательном порядке должна в обозначении содержать заглавную литеру «К» (означает – «контактная») и строчную литеру «т» («точечная»). Все прочие данные об обозначениях данного типа соединения можно почерпнуть из соответствующей специализированной литературы.

Оборудование для контактной сварки

Сферы применения контактной сварки

Электроконтактный способ сварки характеризуется высокой производительностью, поэтому он обычно применяется при спаивании массивных конструкций, где велика длина швов. Кроме того, такой тип сварки применяется в отраслях, где иной тип спайки невозможен в силу особенностей применяемых металлов. К примеру, это космическое и авиастроение, а также производство микросхем (в том числе полупроводниковых).

Отличительной особенностью контактной сварки является то, что здесь могут сочленяться изделия из абсолютно любых металлов и сплавов (низкоуглеродистые или же высоколегированные стали, нержавейка и пр.). Точечный способ сварки практикуется в разных отраслях:

  • автомобиле- и вагоностроении;
  • самолетостроении;
  • подготовке строительных конструкций;
  • радиоэлектронике;
  • производстве аккумуляторов.

При этом толщина свариваемых элементов может быть от пары-тройки мкм до 30 мм! Современные способы создания сплошных швов с помощью контактной электросварки позволяют формировать герметичные емкости для жидкостей различной дисперсности, а также получать прочные соединения в приборостроении.

Сферы применения контактной сваркиСферы применения контактной сварки 

Рельефный метод чаще всего применяют для сваривания кронштейнов и деталей из листового металла. Он весьма распространен при таких работах:

  • кузовном ремонте автомобилей;
  • креплении дверных петель авто;
  • соединении крепежей ходовой части и лонжеронов с кузовом.

Стыковая контактная сварка распространена намного реже, так как очень сложно добиться равномерного прогрева самих стыков, без чего невозможно будет удержать одинаковый уровень напряжения на обеих деталях.

Еще контактная сварка (или даже спайка) применяется для сваривания секций трубопроводов (в заводских условиях) или же рельсов при создании бесстыкового пути.

Рекомендации по выбору оборудования

Оборудование следует подбирать, ориентируясь на несколько параметров:

  • толщина массива металла свариваемых деталей в области стыка;
  • условия проведения сварочных работ (имеет большое значение скрепление заготовок между собой);
  • способ соединения заготовок (точечная сварка, шовная или же соединение иного рода).

Весьма неудобной является необходимость тонкой подгонки параметров оборудования контактной сварки под характеристики заготовок. Иными словами, контактную сварку нельзя осуществлять с параметрами того же тока, взятыми «про запас» (с избытком). Во-первых, такое оборудование будет стоить дороже (так как более мощное оборудование предусматривает наличие пневматических приводов, водяного охлаждения трансформатора, а также 3-фазного источника питания), а во-вторых, избыточная мощность запросто способна прожечь дыру за несколько секунд после подачи напряжения на электроды.

Но даже если подобрать корректную разновидность машины для контактной сварки, то выполнение работ будет для неподготовленного новичка весьма сложной процедурой – здесь крайне востребован опыт и приобретаемые навыки. То есть контактная сварка, осуществляемая как вручную, так и на автоматическом оборудовании, – это технология преимущественно для массового производства в заводских условиях.

Напишите
письмо на почту
Написать письмо на почту
Приобрести оборудование за 0 ₽ без первого взноса
Кредит за 15 минут
Скидка до 46 000 ₽