Сварка сопротивлением: виды, процессы и преимущества

Что такое сварка сопротивлением?

Сварка сопротивлением — соединение металлов путем приложения давления и пропускания тока на определенное время через металлическую зону, подлежащую соединению. Ключевое преимущество — никакие другие материалы не нужны для создания связи, что делает процесс крайне экономичным.

Существует несколько форм сварки сопротивлением (точечная и шовная, контактная, вспышка, упсет-сварка), отличающиеся в основном типами и формами сварочных электродов, используемых для приложения давления и проведения тока.

Электроды, обычно изготовленные из медных сплавов благодаря высокой проводимости, охлаждаются водой, текущей через полости внутри электрода и другой проводимой оснастки станка.

Станки для сварки сопротивлением проектируются и строятся для широкого спектра автомобильных, авиационных и промышленных применений. Благодаря автоматизации действие этих станков высоко контролируемо и воспроизводимо, позволяя производителям готовить производство.

Как работает сварка сопротивлением?

Сварка сопротивлением обычно используется для соединения двух плоских металлических заготовок. Электрический ток подается на металлические листы (или любые соединяемые заготовки) через сварочные электроды, приложляющие силу к листам.

Эта сила преобразуется в тепло. Тепло генерируется так, что плавит металл в точке их соединения — точке «сопротивления» между прилегающими поверхностями. Электрод затем отводит тепло от расплавленной зоны шва, образуя сварочный нуггет в точке затвердевания.

Сила приложена до, во время и после подачи тока, что локализует контактную зону.

Виды сварки сопротивлением

1. Точечная сварка и шовная сварка

Точечная сварка сопротивлением, как и все процессы сварки сопротивлением, создает швы с теплом, генерируемым сопротивлением потоку сварочного тока между прилегающими поверхностями, и силой, сжимающей заготовки, приложляемой в течение определенного времени.

Точечная сварка использует геометрию граней сварочных электродов для фокусировки сварочного тока в желаемой точке и приложения силы к заготовкам. Когда генерируется достаточное сопротивление, материалы осаждаются и объединяются, образуя сварочный нуггет.

Шовная сварка сопротивлением — разновидность точечной сварки с колесообразными электродами для передачи силы и тока деталям. Разница: заготовка катится между колесообразными электродами пока подается сварочный ток.

В зависимости от настроек тока и времени сварки, создаваемые швы могут быть перекрывающимися, образуя непрерывный шовной шов, или отдельными точечными швами через заданные интервалы.

2. Контактная сварка (Projection Welding)

Как и другие процессы сварки сопротивлением, контактная сварка использует тепло от сопротивления потоку сварочного тока и силу для сжатия заготовок в течение определенного времени.

Контактная сварка локализует швы в заранее определенных точках с помощью выступов, выемок или пересечений, все фокусирующие генерацию тепла в точке контакта. Когда сварочный ток генерирует достаточное сопротивление в точке контакта, выступы коллапсируют, образуя сварочный нуггет.

Твердые выступы часто используются при сварке крепежей к деталям. Выемки — при соединении листовой или пластинчатой продукции. Пример контактной сварки с пересечением материалов — перекрестная сварка проволоки.

В этом случае пересечение самих проводов локализует генерацию тепла и сопротивления. Провода оседают друг в друга, образуя сварочный нуггет.

3. Вспышковая сварка (Flash Welding)

Как и другие процессы сварки сопротивлением, вспышковая сварка использует тепло от сопротивления потоку сварочного тока и силу для сжатия заготовок в течение определенного времени. Вспышковая сварка — процесс сварки сопротивлением, генерирующий сопротивление действием вспышки.

Это действие создается очень высокой плотностью тока в очень малых контактных точках между заготовками. В заранее определенной точке, после начала процесса вспышки, сила приложена к заготовке, и они сближаются с контролируемой скоростью. Быстрое упсетование этой силой выгоняет оксиды и примеси из шва.

4. Упсет-сварка (Upset Welding)

Как и другие процессы сварки сопротивлением, упсет-сварка использует тепло от сопротивления потоку сварочного тока и силу для сжатия заготовок в течение определенного времени.

Хотя похожа на вспышковую сварку, в упсет-сварке заготовки уже в твердом контакте друг с другом, поэтому вспышки не возникают. Давление приложено до начала тока и сохраняется до завершения процесса.

Применение сварки сопротивлением

• Массовое производство: сварка листового металла, проволоки и труб.
• Сварка прутьев, коробок, банок, стержней, труб, рам из металлов среднего и высокого сопротивления (сталь, нержавейка, кремневая бронза), легко свариваемых.
• Сварка деталей самолетов и автомобилей.
• Изготовление режущих инструментов.
• Изготовление топливных баков автомобилей, тракторов и др.
• Изготовление проволочных тканей, сеток, решеток, мешков, контейнеров и т.д.

Преимущества сварки сопротивлением

• Способны сваркивать подобные и разнородные металлы
• Высоко автоматизирована
• Эффективна с высокой производительностью и высокой скоростью сварки
• Экономична
• Экологична, мало отходов или загрязнений
• Не нужен наплавляющий металл или сторонние материалы: стержни, флюсы, инертные газы, кислород, ацетилен

Недостатки сварки сопротивлением

• Сложное и часто дорогое оборудование, требующее высококвалифицированного персонала
• Толщина заготовки часто ограничена
• Менее эффективна для высокопроводящих материалов
• Требуется высокая электрическая мощность