Точечная сварка: определение, процесс и применение

Что такое точечная сварка?

Точечная сварка (также известная как сопротивление точечной сварки) — процесс сварки сопротивлением. Этот процесс используется в основном для сварки двух или более металлических листов путем приложения давления и тепла от электрического тока к зоне сварки.

Работает за счет контакта медных сплавных электродов с поверхностями листов, причем давление и электрический ток приложены, а тепло генерируется прохождением тока через резистивные материалы, такие как низкоуглеродистые стали.

Как работает точечная сварка?

Форма сварки сопротивлением, точечная сварка — один из старейших сварочных процессов, при котором два или более листа металла сваркиваются вместе без наплавляющего материала.

Процесс включает приложение давления и тепла к зоне сварки с помощью формованных медных сплавных электродов, передающих электрический ток через свариваемые детали. Материал расплавляется, сливая детали вместе, в этот момент ток отключается, давление электродов сохраняется, и расплавленный «нуггет» затвердевает, образуя шов.

Сварочное тепло генерируется электрическим током, передаваемым к заготовке через медные сплавные электроды. Медь используется для электродов, так как она обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением по сравнению с большинством других металлов, обеспечивая генерацию тепла преимущественно в заготовках, а не в электродах.

Количество тепла зависит от теплопроводности и электрического сопротивления металла, а также от времени приложения тока. Это тепло можно выразить уравнением:

Q = I²Rt

В этом уравнении «Q» — тепловая энергия, «I» — ток, «R» — электрическое сопротивление, «t» — время приложения тока.

Материалы, подходящие для точечной сварки

Благодаря более низкой теплопроводности и более высокому электрическому сопротивлению сталь сравнительно легко точечно сваркивается, причем низкоуглеродистая сталь наиболее подходит. Однако высокоуглеродистые стали (углеродный эквивалент > 0,4 % масс.) склонны к плохой вязкости на разлом или трещинам в швах, так как формируют твердые и хрупкие микроструктуры.

Оцинкованная сталь (цинк-покрытая) требует немного более высоких сварочных токов, чем неокованная. Также при цинковых сплавах медные электроды быстро деградируют поверхность, ведя к потере качества шва. При точечной сварке цинк-покрытых сталей электроды нужно либо часто менять, либо «подправлять» кончик электрода — резак удаляет загрязненный материал, выставляя чистую медную поверхность и восстанавливая форму электрода.

Другие часто точечно сваркиваемые материалы: нержавеющие стали (в частности аустенитные и ферритные марки), никелевые сплавы и титан.

Хотя алюминий имеет теплопроводность и электрическое сопротивление, близкие к меди, его температура плавления ниже, что делает сварку возможной. Однако из-за низкого сопротивления при сварке алюминия требуются очень высокие токи (в 2–3 раза выше, чем для стали эквивалентной толщины).

Кроме того, алюминий деградирует поверхность медных электродов за очень малое число швов, поэтому стабильная высококачественная сварка очень сложна. По этой причине только специализированные применения алюминиевой точечной сварки сейчас встречаются в промышленности. Различные новые технологии развиваются для стабильной высококачественной точечной сварки алюминия.

Медь и её сплавы также можно соединять точечной сваркой сопротивлением, хотя сварка меди не может быть легко достигнута с обычными медными сплавными электродами, так как теплогенерация в электродах и заготовках очень похожа.

Решение для сварки меди — использовать электрод из сплава с высоким электрическим сопротивлением и температурой плавления далеко выше точки плавления меди (гораздо выше 1080 °C). Материалы электродов для точечной сварки меди обычно включают молибден и вольфрам.

Где используется точечная сварка?

Точечная сварка применяется в ряде отраслей: автомобилестроение, авиация, ж/д транспорт, бытовая техника, металлическая мебель, электроника, медицинское строительство и строительство.

Учитывая легкость автоматизации точечной сварки в сочетании с роботами и манипуляторами, это самый распространенный процесс соединения в высокообъемных производственных линиях и, в частности, был основным процессом соединения в производстве стальных автомобилей более 100 лет.

Часто задаваемые вопросы

Что такое точечная сварка?

Точечная сварка — вид электрической сварки сопротивлением, соединяющий два или более металлических листа с помощью давления и тепла к зоне сварки. Процесс использует два медных сплавных электрода для фокусировки сварочного тока в малой зоне и удержания листов вместе.

Для чего используется точечная сварка?

Точечная сварка (сварка сопротивлением) используется в основном для сварки двух или более металлических листов путем приложения давления и тепла от электрического тока к зоне сварки.

Точечная сварка легкая?

Точечная сварка — одна из ранних процедур сварки, хорошо известная и легкая даже для начинающих. Процесс полностью определен и легко применяется к множеству тонких металлов: нержавеющая сталь, никелевые сплавы, титан.

Насколько прочен точечный шов?

Этот шов имеет сдвиговую прочность 499,5 кг (1100 фунтов) меньше, чем полностью проплавленный шов. Для полного пропилавленного точечного шва на заданной толщине листа площадь контакта во многом зависит от защитного газа и напряжения дуги.

Какую толщину можно точечно сваркивать?

Точечная сварка в основном для деталей до 3 мм толщиной. Толщина деталей должна быть равной или отношение толщин менее 3:1. Прочность стыка зависит от числа и размера швов. Диаметры точечных швов: 3–12,5 мм.

Точечные сварочные аппараты используют AC или DC?

AC надежнее, с большим ресурсом и привычен многим предприятиям. Если используются пресс-сварки, мощность не проблема, и при нормальных стандартах качества AC — хороший выбор.

Можно ли точечно сваркивать MIG-аппаратом?

Использование набора для точечной сварки MIG — лучший способ получить заводские точечные швы дома, используя только MIG-сварку. Набор сэкономит время и деньги.

Каковы недостатки точечной сварки?

Недостатки точечной сварки:

• Только тонкие металлы можно сваркивать точно и эффективно.
• Стоимость установки выше.
• Этот тип сварки дает деформацию.
• Изменения в питании ведут к слабой сварке.

Что такое таковая сварка (TAC)?

Таковые швы удерживают две металлические детали в месте для финальной сварки, как портной использует булавки перед шитьем. Эти швы обеспечивают правильное и жесткое выравнивание заготовок, усиливая или даже исключая приспособления.

Какие металлы нельзя точечно сваркивать?

Большинство распространенных металлов легко точечно сваркиваются. Основные исключения: серебро, медь, свинец и цинк.

В чем разница между дуговой и точечной сваркой?

Дуговые сварочники используют искры для плавления основного металла и наплавляющего стержня, точечные — электрическое сопротивление основного металла для нагрева и плавления деталей. Дуговые проникают глубоко, точечные лучше для тонких листов.

Насколько горяч точечный сварочный аппарат?

Сварочный ток и время нагревают металл до сварочной температуры (1400 °C / 2550 °F).

Как точечно сваркивать инвертором (stick welder)?

Можно ли точечно сваркивать алюминий со сталью?

Алюминиевые сплавы можно соединять со сталями клеевой прокладкой, механическими креплениями или бразингом, но когда нужна высокая структурная целостность, предпочтительна сварка. Однако сварка алюминиевых сплавов со сталью сложна.

Какая максимальная толщина металла для точечной сварки?

Эти материалы требуют высокие токи и большее время сварки, в отличие от стали. Другой фактор — несоответствующая толщина материалов. Точечная сварка требует материалов с толщиной около 3 мм.

Сколько вольт нужно для точечной сварки?

Холостое напряжение трансформатора выше, обычно в диапазоне 5–22 В. Сопротивление сварочного пятна меняется при плавлении. Современное оборудование мониторит и корректирует сварку в реальном времени для стабильного шва.

Какой тип тока используется в точечной сварке?

Точечная сварка широко используется в автопроме для эффективного соединения металлических листов. Классифицируется под сварку сопротивлением, действует генерацией тепла высоким током, примерно 1000–100 000 А.

Почему в точечной сварке используют переменный ток?

Переменный ток наиболее подходит для сварки сопротивлением, так как может дать любую желаемую комбинацию тока и напряжения с помощью подходящего трансформатора. Чтобы избежать поверхностных деформаций, участок металла рядом со швом не должен перегреваться.

В чем разница между штопорным (plug) и точечным швом?

Настоящий точечный шов — когда две панели сжимаются и соединяются электрическим током, плавя их вместе. Розеточный или штопорный шов — когда сверлят отверстие в верхнем слое, сжимают две панели и заполняют отверстие, соединяя панели.

Как получить хороший точечный шов?

Каковы два практических преимущества точечной сварки?

Точечная сварка быстрая и легкая. Не нужно флюсов или наплавляющего металла, нет опасного открытого пламени. Можно выполнять без специальных навыков. Автоматизированные станки точечно сваркивают на заводах, ускоряя производство.

Что такое шlitzовый (slot) шов?

Шлицевой шов соединяет поверхность одного материала с другим через удлиненное отверстие. Отверстие может быть открытым на одном конце и частично или полностью заполнено сварочным материалом.

Что такое накладной (lap) шов?

Накладные швы — модифицированная версия стыка встык. Образуются, когда два куска металла накладываются перекрытием. Часто используются для соединения деталей разной толщины. Швы можно наносить с одной или обеих сторон.

Можно ли использовать дуговой аппарат как точечный?

Основные металлы различных размеров соединяются дуговой сваркой. Точечная сварка — только для листового металла толщиной менее или около 3 мм. Дуговая сварка — длительный процесс. Сопротивление точечной сварки делается за минуты.

Как обозначать точечную сварку на чертеже?

Символ точечного шова — просто круг, который может быть расположен выше, ниже или по центру отсчетной линии. Когда символ по центру — это означает отсутствие значения стороны.

Сколько типов точечной сварки существует?

Типы: 1. «Пьедестальный» станок 2. Сопротивление задним или упсет-сварка 3. Вспышка-задняя сварка (Flash-Butt)

В чем разница между MIG и точечной сваркой?

MIG использует отдельный наплавляющий металл, подаваемый в шов. Наплавитель расплавляется электрической дугой, соединяясь с основным металлом. Точечная сварка использует сам материал как наплавляющий. Две детали нагреваются и прессуются вместе для создания шва.

Какую толщину металла может сваркивать точечный аппарат?

Почти все точечные сварочники используют медные сплавные электроды из-за естественной электропроводности меди. Процесс применим к большинству металлов, единственное реальное ограничение — толщина зоны сварки, может быть от 0,02 дюйма (0,5 мм) до 0,118 дюйма (3 мм).