Контактная точечная сварка: технология, преимущества

Всем людям известно, что такое сварка металлических деталей. Однако не все знают, что существует большое разнообразие методов и способов сварочного соединения с использованием различных энергоносителей. Точечное соединение металлов является разновидностью контактного вида сварки. Она отличается от других тем, что в ней отсутствует сварной шов, а стыковка деталей производится несколькими точками. Наиболее широкое применение это соединение получило на промышленных предприятиях, но и домашние умельцы стараются освоить контактную точечную сварку, технологию и преимущества ее использования.

Принцип контактного соединения

Принцип контактной сварки заключается в быстром разогреве материала до температуры плавления и непосредственного образования структуры металла однородного характера в месте соединения.

Импульсный характер тока в процессе сварки и время его воздействия на поверхность заготовок играют основную роль в нагреве места соединения. Хорошего качества сварной точки можно достичь только при плотном и надежном удержании деталей на время кристаллизации расплавленной металлической структуры.

При использовании автоматической точечной сварки на производстве возможно достижение скорости действий до шестисот контактов в минуту.

Технология сварки

В промышленном производстве контактная сварка используется в основном для соединения листового металла из цветных сплавов, различных марок стали, а также пересекающейся арматуры и заготовок профильного типа (уголок, швеллер). В домашних условиях часто приходится применять этот вид сварки при ремонте бытовой техники, устройстве металлической ограды, сварки сетки для строительства.

Процесс контактной точечной сварки можно условно разделить на несколько этапов:

1. Перед началом работы нужно подготовить заготовки. Производить зачистку поверхности по всей плоскости соединения, как у сварки, сплошным швом необязательно. Достаточно будет зачистить предполагаемые места стыковки с помощью металлической щетки или мелкой наждачной бумаги. Остатки краски или жировых пятен удаляют специальным раствором.
2. Далее, подготовленные детали необходимо соединить между собой в нужном положении.
3. После этих операций нужно заготовки установить между электродами и плотно прижать друг к другу.
4. Следующий этап подразумевает основной процесс работы. Включается аппарат точечной сварки, который производит нужный разогрев металла до пластического состояния и производит необходимую деформацию точки сварки.

На промышленных предприятиях чаще всего применяется оборудование, способное совершать сварку в автоматическом режиме. А в бытовых условиях эффективнее использование полуавтоматической точечной сварки.

Режимы проведения работы

В зависимости от условий соединения и максимальной мощности сварочного аппарата длительность нагрева точки стыка деталей может изменяться от миллисекунд до нескольких десятков секунд. Так, при проведении своими руками точечной сварки углеродистых сталей, которые легко закаливаются и способны образовывать трещины, время нагрева желательно увеличить, для более медленного последующего остывания металла.

А вот нержавейку лучше сваривать с малой продолжительностью разогрева поверхности. Это делается для уменьшения возможности нарушения антикоррозийного покрытия металла.

Плотный контакт изделий в местах сварки обеспечивает необходимое давление между электродами. Это сжатие полностью зависит от толщины материала и характеристик свариваемого металла. Величина давления по окончании сварки имеет огромное значение, так как отвечает за образование мелкозернистой структуры материала в точке сварки и приближает прочность контактов к прочности основного металла.

Улучшение кристаллизации расплавленного металла достигается за счет небольшой задержки силы давления после прохождения импульса тока.

Преимущества точечного соединения

По сравнению со многими другими видами соединений, совершаемая своими руками точечная сварка имеет целый ряд преимуществ:

1. В процессе сварки не нужно применять дополнительные материалы (флюс, газ).
2. Так как соединение проводится без использования газа, то и вредные испарения отсутствуют.
3. Отсутствие шлаков и отходов в процессе работы.
4. Коэффициент полезного действия контактной точечной сварки гораздо выше обычной стыковки деталей.
5. Возможность добиться за короткий промежуток времени высокого качества соединения.
6. Многие сварщики считают этот способ самым гигиеничным по сравнению с другими технологиями сварки.

При соблюдении всех правил работы очень легко добиться надежного и аккуратного соединения изделий, даже для новичка.

Недостатки метода

Наряду с преимуществами точечной сварки, существуют и некоторые минусы использования этого способа. К ним можно отнести следующее:

1. Практически невозможно получить прочное соединение разнородных металлов.
2. Возможность разбрызгивания металла при воздействии мощного импульса тока.
3. Механизм сжатия заготовок и устройство головки для сварки имеют сложную конструкцию при одновременном креплении в нескольких местах.
4. Также при многоточечном соединении приходится усложнять конструкцию электродов.

Требования к электродам

Электроды предназначены для замыкания электрической цепи через свариваемые поверхности металла. Основным материалом для изготовления электродов являются электролитическая холоднокатаная медь и ее сплавы на вольфрамовой основе, а также специальная бронза с содержанием кобальта или кадмия. Все эти металлы отвечают основной характеристике электрода — стойкости, т. е. сохраняют размеры, свойства и форму при большом нагреве их поверхности (до 600 ℃).

Чтобы уменьшить износ электродов в процессе работы, необходимо позаботиться об их интенсивном водяном охлаждении.

Сечение электрода должно соответствовать размеру сварной точки. Увеличение диаметра электрода приводит к значительному снижению уровня нагрева в точке сварки.

Аппарат для контактной сварки

Современные производители выпускают множество моделей различных сварочных аппаратов точечной сварки. Стоимость таких моделей зависит от набора функциональных возможностей устройства, поэтому каждый сварщик должен решить самостоятельно, для каких целей оно приобретается.

Стандартный сварочный аппарат включает в себя:

• преобразующий трансформатор тока;
• зажим универсальный сварочный;
• реле включения и выключения;
• регулятор продолжительности и силы тока;
• устройство для сжатия электродов.

Простые бытовые аппараты для точечной сварки могут не иметь регулятора силы сжатия, поэтому сварщику приходится самому производить настройку этого параметра, опираясь на свои знания и опыт.

Все оборудование можно классифицировать:

1. По принципу размещения электродов — друг напротив друга и параллельно.
2. По способу проведения работ - на агрегаты автоматические и ручные.
3. По методу перемещения - на аппараты подвесные, мобильные или стационарные.

На промышленных предприятиях работа выполняется с помощью высокоточного автоматического оборудования. А вот для дома вполне подойдет и аппарат точечной сварки, сделанный своими руками.

Применение сварки для аккумуляторов

В бытовых и компьютерных приборах в настоящее время широко используются литий-ионные аккумуляторные батареи, исправная работа которых зависит от качественного соединительного контакта. В домашних условиях лучше изготовить точечную сварку для аккумулятора своими руками, ведь цена заводских агрегатов доступна не всем умельцам.

Конечно, технические характеристики таких устройств будут уступать заводским приборам, но для бытового использования окажутся вполне пригодными. Главное, при изготовлении точечной сварки для аккумуляторов последовательно и очень внимательно отнестись ко всем требованиям, предъявляемым к самодельному прибору.

Принцип крепления контакта к аккумулятору

Большой мощности импульса для хорошего соединения клемм аккумулятора не потребуется. Поэтому прежде чем решить вопрос, как сделать точечную сварку, нужно понять, почему нельзя применять пайку контактов батарейки. Суть дела в том, что клеммы элементов питания боятся перегрева, а работа паяльником подразумевает высокий нагрев поверхности лепестка.

Такую проблему способна решить изготовленная своими руками точечная сварка для аккумуляторов, которая может создать мощный импульс тока до 400–800 А. Этого будет вполне достаточно для выполнения сварки.

Целостность контакта и надежность соединения будут зависеть от длительности импульса (35-100 миллисекунд). В случае более продолжительного воздействия пластина может прогореть, что приведет к потере прочности.

Сделать агрегат для сварки можно из обычного аккумулятора для автомобиля, но все же более функциональным будет аппарат, сделанный своими руками для точечной сварки из микроволновки.

Сварочный аппарат из печи СВЧ

Ключевым элементом любой контактной сварки является трансформатор, который преобразует входное напряжение до необходимого уровня. Поэтому идеально по характеристикам подойдет трансформатор для точечной сварки из микроволновки.

Если есть старая микроволновая печь, то сначала нужно аккуратно изъять детали из нее. Эта процедура будет выглядеть следующим образом:

1. Осторожно производят демонтаж корпуса микроволновки и извлекают трансформатор из конструкции.
2. Так как вторичная обмотка изготовлена из провода малого сечения, ее придется удалить. Производить эту операцию нужно с помощью зубила и маленького молотка, при этом нельзя повредить первичную обмотку.
3. Далее потребуется удалить магнитопровод. Здесь придется приложить больше усилия, так как на некоторых моделях он выполнен методом сварки.
4. Следующим действием нужно намотать новую вторичную обмотку. Для намотки подойдет провод с сечением от 10 мм.
5. На сердечник трансформатора добавляем два или три витка провода, чтобы на выходе было напряжение 2 В.

Для увеличения мощности при изготовлении своими руками точечной сварки из микроволновки потребуется произвести установку второго, аналогичного трансформатора, соединив его в электрическую цепь с первым.

Требования к самодельным электродам

Чаще всего в качестве электродов используются жала от паяльника, которые предварительно затачиваются под конус. При отсутствии таких деталей можно использовать обыкновенную медную проволоку сечением 2–5 мм. Обслуживание и монтаж таких частей аппарата имеют свои нюансы:

1. Чтобы сохранять необходимую форму, электроды нужно постоянно подтачивать, так как они в процессе работы интенсивно подвергаются износу.
2. Периодически жало нужно подчищать от налета. А при полном износе его придется заменить.
3. Чтобы не терять мощность, провода, подходящие к электродам, должны быть короткими.
4. На токовые провода лучше надеть наконечники.

Последний этап сборки

Чтобы функциональность самодельного устройства была полной и безопасной, нужно установить выключатель в систему прижима. Тумблер подключается к первичной обмотке трансформатора и крепится на рукоятке рычага прижима.

Для бытового использования достаточно применения рычага длиной около 60 см, который позволит увеличить усилие рук в десятки раз.

И конечно же, необходимо продумать крепление точечной сварки из микроволновки к рабочему столу. Наиболее оптимальной считается фиксация аппарата с помощью струбцины, что позволит перемещать его в нужное место для работы.

Некоторые дефекты контактной сварки

Лучше всегда учиться любому делу на ошибках других. Поэтому необходимо ознакомиться с возможными дефектами, которые могут возникнуть во время сварки:

1. Трещины на поверхности могут появиться из-за нарушения температурного режима работы.
2. При сварке изделий внахлест могут происходить разрывы по кромке соединения, если сварная точка располагается близко к краю.
3. Из-за некачественных электродов может получиться частичный или полный непровар места сварки.
4. А вот от малого диаметра электродов могут на контакте появляться вмятины.
5. И конечно же, у начинающих сварщиков самая распространенная ошибка - это прожог поверхности, который может случиться при слабом сжатии электродов.
6. Из-за большой длительности импульса и сильного тока могут образоваться внешние и внутренние трещины.
7. Если электроды установлены неверно по отношению к свариваемым пластинам, то может произойти смещение ядра.

Несмотря на то, что приобрести оборудование для точечной сварки не представляет никакой сложности, все же сделанный своими руками аппарат будет помощником, который полностью соответствует требованиям домашнего умельца. А чтобы сделать такой аппарат самостоятельно, не понадобится много материалов и денег.