Точечная сварка своими руками

Принцип проведения работ

Сварка, выполняемая точечно в одной или нескольких местах деталей, относится к разновидности контактной сварки.

Нагрев металлического сплава и его последующее расплавление при этой технологии осуществляется за счет тепла, которое возникает за счет пропускания тока по электродам через соединяемые внахлест детали в области их плотного сжатия. Для этого параллельно с пропусканием электрического тока проводится механическое сжимание электродами соединяемых частей. При тесном контакте расплавленных участков происходит их сплавление, усиленное точечным диффузным проникновением при сжатии частей металла.

Контактная точечная сварка отличается:

  • мгновенным выполнением соединения (несколько секунд);
  • большим значением сварочного тока (свыше 1000А);
  • малым напряжением в рабочей зоне (от 1 до 10 В);
  • применением сжимающего сдавливания в точке сварки (от 10 до 100 кг и выше);
  • точечной областью сплавления.

Нагрев металла объясняется законом Джоуля Ленца, когда низкое сопротивление электродов обеспечивает хорошую электропроводность в месте его контакта с металлической поверхностью и усиливает силу тока в этом месте. Передавая максимально возможный ток металлическим деталям, электрод способствует их нагреву в месте соединения за счет большого сопротивления металла, препятствующего прохождению этого тока.

Максимальный нагрев в месте контакта электродов с поверхностью детали приводит к расплавлению металла в этом месте. При температуре плавления происходит образование литых точечных ядер, диаметр которых колеблется в диапазоне от 4 до 12 мм. Детали приваривают точечно в одном или нескольких местах.

При таком соединении его прочность напрямую зависит от структурного строения и размера точечного сплавления. Эти характеристики зависят от следующих факторов:

  • вида используемых электродов;
  • характера и силы тока при проведении сварки;
  • времени воздействия тока на соединяемые детали;
  • величины сжимающего усилия;
  • качества, толщины и характеристик металла свариваемых поверхностей.

Видео

Технология точечной сварки

Многие интересуются, как сделать точечную сварку в домашних условиях? Но перед тем как начинать ее самостоятельное изготовление стоит изучить особенности проведения сварочного процесса. Технология состоит из нескольких этапов, каждый из которых осуществляется с соблюдением важных требований и правил.

Точечная контактная сварка проволоки и других мета

Точечная контактная сварка проволоки и других металлических изделий проводится в несколько этапов:

  1. На начальном этапе требуется провести подготовку металлических поверхностей. Свариваемые элементы требуется очистить от лакокрасочных покрытий, а также материалов, которые могут затруднять проведение тока. После очистки материалы должны без напряжения плотно прижиматься друг к другу.
  2. Сжимание свариваемых элементов. При помощи привода клещей необходимо плотно сжать поверхности, произойдет их частичное деформирование. Это обязательное условие, он требуется для улучшения проводимости тока между контактами клещей.
  3. Нагревание свариваемых металлических элементов электрическим импульсом. Чем толще элементы, тем дольше требуется удерживать нагревание. Для работ может использоваться импульс с постоянной и с регулируемой (переменной) силой тока.
  4. В оборудовании с автоматическим управлением присутствует этап ослабления давления на детали — это необходимо для предотвращения выдавливания металла из расплавленного ядра. Если для сварки применяются ручные клещи с механическим управлением, то этот этап пропускается.
  5. Далее происходит отключение тока. Визуально момент отключения можно выявить по степени нагрева зоны между электродами. После того как металлическая структура становится красного цвета, необходимо отпустить ток.
  6. Прижим и проковка в период остывания металла. Данные действия требуются для формирования прочной структуры сварочной точки.

Важно! Настройки оборудования, которое используется для сварки, зависят от вида металла. На качество сварного шва влияют разные факторы — технология сварочного процесса, тип импульса, режимы сжатия элементов.

Давление

Выбор давления (P) производится в зависимости от толщины, состояния и материала заготовок, а также от характера принятого режима нагрева.

Для сварки малоуглеродистой стали давление в зависимости от толщины выбирается do формуле

P=(60×200)q кг.

где q —толщина в мм.

Удельное давление имеет предел Зх10 кг/мм2.

Мягкую горячекатаную сталь возможно спаривать при меньших давлениях. Холоднокатаная сталь, получившую повышенную твердость наклепа, требует некоторого повышения давления (на 20—30%). Когда заготовки плохо выправлены и имеют коробления, то, прежде чем плотно сдавить листы на участке сиамки, приходится произвести правку под электродами. Общее требуемое усилие а этом случае должно быть увеличено, особенно при больших толщинах. Так, для листов толщиной 3—6 мм только это дополнительное усилие составляет 100—400 ке. По этой же причине усилие должно возрастать и тогда, когда точки располагаются о тех местах свариваемого узла, где сдавливание листов затруднено (вблизи ребер и других элементов жесткости, а местах сопряжения деталей но радиусу и т. д.).

Удельное давление возрастает вместе с прочностью свариваемого металла. При сварке низколегированных сталей оно может составить 120—160% к удельному давлению для малоуглеродистой стали, при сварке аустенитно и жаропрочных сталей и сплавов но повышается в 2—3 раза.

  • Диаметр электрода. Диаметр электрода (d) определяет плотность тока, удельное давление и степень интенсивности охлаждения поверхности детали.
  • На элек­трическое сопротивление зоны сварки диаметр электрода влияет относительно мало, лишь в конечной стадии на- грела, когда достигается полное соприкосновению поверхностей электрода и детали.
  • Поэтому яри длительном нагреве влияние диаметра электрода сказывается сильнее. Диаметр электрода возрастает с толщиной деталей.
  • Для толщины до 3 мм диаметр электрода рассчитывается но следующей формуле:

D=2q+3мм,

где q — толщина более топкого листа.

Для деталей с большей толщиной расчет ведется по формуле

Изменением диаметра электрода часто пользуются для выравнивания нагрева отри сварке деталей, неодина­ковых по толщине или по роду металла.

В ходе процесса сварки под влиянием сильного нагрева и большой механической нагрузки рабочая часть электрода меняется с образованием грибовидною утолщения, а поверхность загрязняется окислами металла. Увеличение фактического диаметру электрода при неизменных силе тока и усилии сжатия означает снижение плотности тока и удельного давления. Вследствие этого интенсивность нагрева в сварочном контакте сильно уменьшается, а уплотнение металла затрудняется и сварка может оказаться некачественной. Кроме того, загрязнение поверхности электродов может вызвать увеличение переходного сопротивления, перегрев и даже оплавление поверхности листов. Обычно считают, что связанное с износом возрастание диаметра более чем на 10% уже недопустимо. Такие электроды должны зачищаться напильником, специальным приспособлением или перетачиваться.

Область применения точечной сварки

Точечный вариант сварки используется в различных областях. Он применяется в следующих сферах:

  • легкая и тяжелая промышленность;
  • машиностроение;
  • космическая техника;
  • строительство;
  • приборостроение;
  • электроника;
  • ювелирная работа с драгоценными металлами.

Везде, где требуется соединение мелких деталей, используется методика точечного спаривания. Любой процесс с наличием мини деталей или миниатюрными элементами требует аккуратного подхода, который можно обеспечить с помощью точечного сваривания.

В основном используется методика жидких точек для спайки деталей толщиной в пределах 0.05 – 6 мм. Диапазон варьируется в пределах 10-30 микрон.

Для сварки детали изготавливаются из листового алюминия, нержавейки, а также других элементов, в том числе кованого типа.

Выбор способа точечной сварки, которая может быть как одноточечной, так и многоточечной, определен типом металла, характером деталей и различными факторами производственного процесса.

В домашних условиях, как и в производственном процессе, разные способы применяются при различном качестве деталей и точек, а также в зависимости от подвода тока.

Типы

Переносное оборудование отличается малыми габаритами, не больше 18000 см3. Маленькому оборудованию соответствуют маленькие мощности.

  • Максимальная толщина металлического листового свариваемого материала – не более 5 мм. Подобные аппараты пригодны для сваривания кузовных элементов или крупных металлических конструкций. Такое оборудование должно весить не больше 16 килограммов.
  • Стационарное оборудование применяется в рамках производствах. В сравнении с переносными сварочными аппаратами обладают большими габаритами (до 300000 см3) и массой до 1 центнера. Большие мощности позволяют сваривать листовой металл сечением не более 10 мм.

Плюсы и минусы

У точечной сварки есть несколько преимуществ в виде плюсов, но есть и недостатки. Основные плюсы:

  • возможность работать с тонким материалом. Газовая или лазерная сварка неспособна аккуратно работать с очень маленькими деталями, а точечная дает хороший результат;
  • высокая скорость процесса. При стационарном расположении оборудования листы или другие элементы могут очень быстро перемещаться и свариваться в требуемых точках;
  • сила тока достаточна для надежного и прочного соединения, которые выдерживает значительные нагрузки;
  • внутреннее соединение не позволяет получать крупные и некрасивые швы, что придает эстетичный вид;
  • возможность применять при использовании различных металлов, в том числе цветных и дорогих;
  • отсутствие присадочного материала позволяет значительно экономить средства. Медных электрод имеет длительную эксплуатацию. Именно по такой причине технология распространена на крупных предприятиях;
  • нет необходимости длительно обучаться. Метод имеет простоту и доступен любому человеку.

Среди недостатков также выделяется несколько моментов. Первым является важность конструкции, с помощью которой выполняется работа. Должны присутствовать все основные элементы, в том числе плата управления.

Толстые изделия соединить точечной контактной сваркой проблематично. Это еще один минус, который решается увеличением мощности, но при этом потребляется больше электроэнергии.

Среди самых распространенных недостатков – дефекты при работе из-за плохого качества металла. Именно поэтому необходимо следовать поэтапному плану действий, что позволит не допустить нарушений в работе.

Применяемые электроды

Выбор вида электродов имеет большое влияние на качество сварочного шва. Электроды являются сменными, поэтому необходимо подбирать наилучшее решение для каждого конкретного случая.

Важнейшими параметрами являются высокая тепло- и электропроводимость. Медные электроды полностью соответствую этим требованиям. Также часто применяются бронзовые сплавы. Иногда вместо электрода используется электролитическая медь.

Ещё одним важным параметром является толщина электрода. Нужно помнить, что диаметр электрода в 2-3 раза должен превышать толщину свариваемых изделий.

Примерная стоимость электродов на Яндекс.маркет
Примерная стоимость электродов на Яндекс.маркет

Сфера применения и как это работает

Основные отличия контактной точечной сварки:

  • кратковременное воздействие на соединяемые элементы;
  • малая площадь расплавления материала;
  • напряжение – 1-3 В;
  • ток – от 2000 А;
  • усилие в точке соединения – 10-100 кг.

Благодаря таким особенностям этот вид сварки применяют для спайки металлических изделий, толщина которых не превышает 3 см.

Область применения:

  • производство радиоэлектронного оборудования;
  • производство автомобилей, авиационной техники;
  • строительная сфера и пр.
Точечная сварка получила широкое распространение в
Точечная сварка получила широкое распространение в промышленности.

Трансформаторы для выполнения точечной сварки используются в автомастерских (устранение вмятин). По этой технологии также осуществляется пайка литиевых батарей ноутбуков.

Шовная

В процессе элементы соединяются при помощи вращающихся роликов. При этом ток пропускается через место, где происходит сварка. Принцип действия аналогичен точечной. Этот вид соединения имеет следующие режимы:

  • постоянное движение роликов с постоянной подачей тока;
  • непрерывное кручение роликов с переменной подачей;
  • периодические движение роликов с периодической подачей тока.

Режим непрерывного действия применяется при скреплении листов, суммарная толщина которых не превышает 1,5 мм. Выбор более толстых элементов может привести к их расслоению. Минус этого метода заключается в том, что в процессе листы могут покоробиться.

Из трех режимов наиболее популярный второй. При таком воздействии возникает меньше дефектов поверхности и экономится электроэнергия.

Шовную сварку можно встретить в производстве сосудов с тонкими стенками, сварных трубах и других похожих изделиях.

Какие дефекты возможны при точечной сварке

В производстве и бытовых условиях востребована многоточечная технология сваривания стальных изделий. Ее используют для соединения тонких деталей. Швы получаются качественными и прочными.

Но не исключены и дефекты:

  1. Прожог. В изделиях в процессе перегрева материала и стекания стали образуются отверстия и легко отрываются сплавленные кромки. Это происходит при высокой силе тока, избыточной силе сжатия, продолжительном импульсе. Для предупреждения прожогов рекомендуется уменьшить прижим клещей и ток.
  2. Стекание расплавленного металла. Расплавленный материал способен выйти из ядра из-за продолжительного применения слабого импульса или сильного сжимания клещей. При выполнении сварочных работ сталь выплескивается из точек в виде искр. А при таком продолжительном факторе прочность соединения существенно снижается.
  3. Непровар. Причиной того, что слабо нагревается ядро, может быть недостаточная сила сжатия и слабый импульс. Непровар возникает при близких точках сварки, т.к. соседняя точка является шунтом, который пропускает через себя часть энергии.
Непровар -это дефект, возникающий в виде несплавле
Непровар -это дефект, возникающий в виде несплавления деталей.

Также из-за короткого импульса или плотного прилегания соединяемых деталей может получаться недостаточная площадь расплава. В подобных случаях в одной сварной точке образуется несколько микросплавов, которые суммарно дают более слабое соединение, чем цельная точка.

Исправление ошибок

Точечная бесконтактная или контактная сварка осуществляется согласно разработанной технологии. Но в этой методике есть сложности, способные вызвать различные дефекты. А достаточно сложная диагностика точную картину о виде и качестве шва не дает.

Для устранения дефектов рекомендуется выполнить следующие действия:

  • высверлить соединение, повторить спаивание полуавтоматом;
  • проварить точечный шов еще раз;
  • зачистить наружные выплески материала;
  • установить вытяжную или сварную заклепку;
  • проковку разогретой точки.

Чтобы не приходилось исправлять недочеты, рекомендуется перед выполнением работ потренироваться на черновых заготовках.

Фазы процесса

Чтобы понять, как работает точечная сварка, стоит рассмотреть основные фазы процесса, а всего их три. Каждая имеет характерные особенности, которые оказывают влияние на итоговые результаты. В первой фазе производится сжатие металлических компонентов. Это вызывает появление пластичной деформации в области контакта. Для этих целей сварочное оборудование дополнено специальными клещами.

При проведении второй фазы подается ток к зоне кон

При проведении второй фазы подается ток к зоне контакта. Это вызывает расплавление металла в точке сваривания и образование расплавленного ядра. Пока проходит ток, наблюдается расширение ядра до максимальных показателей. Сжимание свариваемых компонентов вызывает образование пояса с плотной структурой вокруг жидкого ядра, именно он предотвращает выход расплавленного металла за пределы сварочной зоны.

Во время третьей фазы сварочный ток выключается, а металл в это время остывает и кристаллизуется. При охлаждении прижимное состояние элементов сохраняется некоторый период, это снимает напряжение.

Стоит отметить! Все важные требования и правила проведения работ указываются в ГОСТах и документации. А подробная схема точечной сварки с указателями поможет понять, как должен правильно проводиться процесс сваривания.

Возможные дефекты

Если вы решили в домашних условиях заниматься сваркой, тогда следует ознакомиться с возможными дефектами и их происхождением, чтобы избежать подобных ошибок. Рассмотрим самые распространенные дефекты, которые могут случиться во время точечной сварки:

  • полный или частичный непровар может возникнуть из-за некачественных электродов, которые стоит заменить новыми, малой силой тока, или чрезмерным сжатием. Рассмотреть данную оплошность можно двумя способами: при внешнем осмотре или при использовании специального прибора для контроля сварки (радиационного или ультразвукового;
  • трещины во время сварки могут возникать из-за сильного тока или некачественно зачищенных изделий, что из-за возникающего сопротивления нарушает температурный режим сварки;
  • разрывы у кромок при сварке внахлест чаще всего происходят из-за того, что мастер слишком близко от края детали располагает сварную точку. То есть, необходимо рассчитывать так, чтобы нахлеста хватило на качественное соединение;
  • внутренний выплеск – это такой дефект, при котором расплавленный металл «вылазит» за пределы ядра и создает между заготовками зазор. Основной причиной такой ошибки является длительный импульс или слишком большой ток, из-за чего ядро чрезмерно расплавляется. Чтобы этого избежать, важно ровно устанавливать электроды и контролировать силу тока. Чтобы аппарат настроить, рекомендуется несколько точек попробовать на черновом материале;
  • наружный выплеск – это дефект, при котором расплавленная масса «вылазит» наружу. Он возникает в результате недостаточного сжатия деталей. То есть, отсутствует момент ковки, позволяющий соединить заготовки.
  • вмятины от электрода остаются из-за малого диаметра электрода или чрезмерного сжатия. Из-за неправильно установленных проводников может увеличиваться зона расплавления, из-за чего возникают дефекты;
  • прожог – самая частая ошибка, возникающая у начинающих мастеров при любом виде сварки. Она случается по нескольким причинам: малое усилие сжатия электродов, загрязненная поверхность заготовок или кончика проводника;
  • смещение ядра происходит из-за неправильно установленных электродов по отношению у заготовкам;
  • трещины внешние и внутренние бывают от сильного тока и длительного импульса или же от несвоевременного ковочного усилия.

Режим работы

Делится на мягкий и жесткий. При щадящем режиме работы применяется небольшая электрическая энергия, но процесс сварки выполняется дольше – 2-5 секунд. Благодаря этому применяются электродные стержни меньшего сечения и не требуется очень сильно надавливать ими.

Жесткий режим работы использует повышенную энергию, а процесс производится быстрее – 0,2-1,5 секунды. Обеспечивается высокая производительность, однако необходимо сильное сдавливание заготовок электродными стержнями. Также требуется стержень большого сечения, который превышает сечение соединяемых изделий.

Применяемое оборудование

Для выполнения точечной стыковки деталей существует много разных по виду и принципу работы устройств, которые отличаются техническими параметрами и имеют различные режимы работ.

Аппарат точечной сварки различается, прежде всего, потребляемой при работе мощностью. Он может быть в виде машины с большими габаритами и высоким уровнем производительности, но потреблять при этом большую мощность.

Также есть устройства, имеющие вид небольшого переносного аппарата, который можно использовать для проведения разовых сварочных работ в быту.

Существующие сварочные аппараты отличаются характером тока в процессе выполнения сварного соединения. Он зависит от принципа устройства и схемы электрической замкнутой цепи.

Сварочное оборудование для точечной сварки производят в виде:

  • машин, которые осуществляют сварное соединение на переменном токе;
  • аппаратов, использующих токи низкой частоты;
  • машин, проводящих сварку в режиме конденсатора;
  • машин, использующих для сварки постоянный ток.
Устройство для точечной сварки МТР-16053

Устройство для точечной сварки МТР-16053

Наибольшее применение имеет точечный сварочный аппарат, который осуществляет процесс сварки на переменном токе. В таких машинах напряжение для работы получают путем преобразования сетевого напряжения 220 или 380 вольт с использованием трансформатора, время работы которого регулируется специальным модулем, управляющим контроллером и другими приборами, включенными в схему. Разновидностью таких машин, работающих на переменном токе, является устройство МТР-1210, работающее на пневматическом приводе. Современной установкой для точечного соединения на переменном токе является машина МТР-16053, которая имеет электронное управление процессом сварки.

Устройство МТК-2002ЭК

Устройство МТК-2002ЭК

Конденсаторный режим сварочных работ состоит в постепенном накоплении электроэнергии конденсатором во время его зарядки. Затем осуществляется быстрый расход этой электроэнергии при генерации большого импульса тока. Это дает возможность проводить процесс очень быстро и расходовать при этом меньшую электроэнергию и мощность. Импульсный расход электроэнергии дает максимально сконцентрированное тепло за короткий промежуток времени, что создает минимальную термическую зону соединения деталей. Примером конденсаторной машины является аппарат точечной сварки МТК-2002ЭК.

К машинам, работающим на постоянном токе, относится устройство МТВР-19053. Оно имеет особую конструкцию хоботов и вставленных в них электродов. Это дает возможность выполнять сварное соединение различных по форме и размеру деталей.

Теги