Сущность способов контактной сварки
В настоящее время контактная сварка — один из ведущих—способов неразъемного соединения деталей в различных отраслях техники. Она отличается очень высокой степенью механизации, роботизации, автоматизации и, как следствие, высокой производительностью. Благодаря совершенствованию технологического процесса и модернизации оборудования области ее использования непрерывно расширяются.
Контактная сварка — это процесс образования неразъемных соединений конструкционных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия.
Соединение свариваемых деталей при контактной уварке (как и при других способах сварки) происходит путем образования связей между атомными агрегатами в зоне контакта этих деталей. При этом для образования физического контакта и активации соединяемых поверхностей затрачивается тепловая и механическая энергия, подводимая извне.
Образование сварных соединений происходит в условиях быстро меняющихся электрических и температурных полей при высоких скоростях нагрева и пластических деформациях.
Область применения контактной сварки чрезвычайно широка — от крупногабаритных строительных конструкций, космических аппаратов до миниатюрных полупроводниковых устройств и пленочных микросхем. По имеющимся данным, в настоящее время около 30 % всех сварных соединений выполняют различными способами контактной сварки. Среди механизированных и автоматизированных способов сварки контактная сварка занимает первое место.
Контактной сваркой можно успешно соединять практически все известные конструкционные материалы — низкоуглеродистые и легированные стали, жаропрочные и коррозионно-стойкие сплавы, сплавы на основе алюминия, магния и титана и др.
Точечная сварка — наиболее распространенный способ, на долю которого приходится около 80 % всех соединений, выполняемых контактной сваркой. Этот способ сварки широко используют в автомобиле- и вагоностроении, строительстве, радиоэлектронике и т.д. Например, в конструкциях современных лайнеров насчитывается несколько миллионов сварных точек, легковых автомобилей — до 5000 точек. Диапазон свариваемых толщин — от нескольких микрометров до 10…30 мм. Точечной сваркой соединяются элементы жесткостей и крепежные детали с листами, тонкостенными оболочками и панелями.
Стыковую сварку сопротивлением используют весьма ограниченно, так как не удается обеспечить равномерный нагрев стыка и получить соединение по всей поверхности контакта из-за трудностей удаления оксидных пленок. Этот способ применяют в основном при соединении проволоки, стержней и труб из низкоуглеродистой стали относительно малых сечений.
Стыковую сварку оплавлением успешно, используют при соединении трубопроводов, железнодорожных рельсов (бесстыковые пути) в стационарных и полевых условиях, длинномерных заготовок, ободьев автомобильных колес из различных конструкционных сталей и сплавов, латуни и цветных металлов и др. Стыковая сварка оплавлением обеспечивает экономию легированной стали при производстве режущего инструмента. Например, рабочая часть сверла из инструментальной стали сваривается с хвостовой частью из обычной стали.
Доля стыковой сварки, преимущественно сварки оплавлением, составляет около 10 % общего объема применения контактной сварки.
Шовная сварка по объему применения занимает третье место (около 7 %) и используется при изготовлении различных герметичных емкостей, например, емкости под дизельное топливо, топливные баки автомобилей и летательных аппаратов, баки стиральных машин и шкафов холодильников, плоских отопительных радиаторов и т.п. Кроме того, шовная сварка обеспечивает получение прочноплотных швов при производстве чувствительных элементов в приборостроении. Скорость сварки швов может достигать на отдельных установках 10 м/мин, а плотность соединений обеспечивает высокую надежность работы сварных конструкций в условиях очень низкого вакуума или весьма больших давлений рабочей среды.
Рельефная сварка — наименее распространенный способ контактной сварки (объем применения около 3 %), используется для крепления кронштейнов к листовым деталям, например, скобы к капоту автомобиля, петли для навески дверей к кабине и т.д., для соединения крепежных деталей — болтов, гаек и шпилек, крепления проволоки к тонким деталям в радиоэлектронике и др. Рельефная сварка по непрерывным рельефам также дает возможность получать герметичные соединения, в частности, крышки с основанием полупроводниковых элементов или интегральных схем.