Точечная сварка металлов

Точечная сварка является одним из наиболее широко применяемых видов контактной сварки. Она используется при изготовлении кузовов автомобилей и вагонов, в самолетостроении и ряде других отраслей промышленности и транспорта.

Широкое применение технологии точечной сварки объясняется сравнительной простотой способа, сочетающегося со значительной универсальностью его возможностей. Так, точечной сваркой можно соединять листы металла толщиной от 0,1 мм до суммарной толщины, равной 60 мм. При этом по сравнению с клепкой достигается экономия в массе до 20%.

Обычно свариваются листы одинаковой толщины из одного и того же металла, причем для сварки конструкционных сталей используется двусторонняя сварка. Точечная сварка применяется в основном при соединении деталей из низкоуглеродистых сталей, однако она применяется и для сталей повышенной прочности, например, хорошо сваривается аустенитная, нержавеющая хромоникелевая сталь марки Х18Н8.

После зажатия свариваемых деталей в электродах контактной точечной машины и включения сварочного тока он проходит от одного электрода к другому через свариваемое изделие. Ток расплавляет металл в зоне сварки, создавая ядро сварной точки, имеющей чечевицеобразную форму.

Точечная сварка, как правило, выполняется с расплавлением слоя металла в месте контакта свариваемых поверхностей изделия между электродами машины. Поскольку скорости нагрева и охлаждения при использовании современных машин и режимов сварки достигают нескольких тысяч градусов в секунду, то и прилегающий к ядру точки участок металла подвергается сложной термической обработке.

Сила давления электродов должна быть такой, чтобы преодолеть жесткость ввариваемого изделия и осуществить пластическую деформацию при сдавливании, необходимую для получения надежной прочности точки.

Обычно диаметр ядра сварной точки равен 4 – 12 мм, однако для прочности точки имеет значение и соотношение ее высоты с толщиной свариваемых изделий. Принято считать, что высота ядра должна составлять 30 – 80% суммарной толщины свариваемых листов и не меньше 30% малой толщины листа в случае сварки изделий с различной толщиной.

Твердость металла непосредственно ядра точки и зоны термического влияния в несколько раз выше, чем основного металла, что способствует повышенной хрупкости сварного соединения. Поэтому в ряде случаев в целях выравнивания твердости производится отпуск сварной точки непосредственно в электродах машины при помощи повторного нагрева. Однако даже после термообработки усталостная прочность сварного соединения уступает прочности исходного материала.

Непосредственно процесс точечной сварки состоит из операций сжатия свариваемых изделий, включения, затем выключения сварочного тока и снятия сжимающего давления.

В основные параметры режима точечной сварки входят: плотность тока (или сила тока), время сварки, величина давления электродов, определяющая пластическую деформацию, и диаметр электродов в месте контакта.

Поскольку сварка длится очень короткое время, то отклонение от оптимальных значений хотя бы одного из приведенных параметров может существенно повлиять на качество сварного соединения. Состояние современной сварочной техники в нашей стране и за рубежом дает возможность широкого программирования режимов точечной сварки, как по величине сварочного тока, так и по изменению давления электродов в процессе сварки.

Программирование может идти по пути прерывистого включения сварочного тока, применения повышенного начального или конечного давления (проковка в горячем состоянии), подачи импульсов тока в начальный или конечный момент сварки.

Например, при сварке незакаливающихся сталей при толщине изделий до 4 – 6 мм в основном применяется точечная одноимпульсная сварка с постоянным давлением. Для сварки изделий из легких сплавов толщиной до 1 – 1,5 мм и из сталей толщиной более 6 мм используется одноимпульсная сварка с «ковочным» давлением, т. е. после выключения сварочного тока усилие сжатия увеличивается.

Сварку изделий из закаливающихся углеродистых и легированных сталей толщиной до 4 – 6 мм рекомендуется вести при постоянном давлении с применением дополнительного импульса тока для последующей термообработки сварной точки. Для сварки горячекатаных и высоколегированных сталей используется многоимпульсная точечная сварка, как с постоянным, так и переменным давлением электродов.

В зависимости от материала, его толщины и характера свариваемой детали может применяться тот или иной цикл или составляться специальная программа из приведенных приемов ведения процесса сварки.