Точечная сварка: определение, процесс и применение

Что такое точечная сварка?

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

Процесс работает за счет контакта медных сплавов электродов с поверхностями листов, при чем подается давление и электрический ток, а тепло генерируется прохождением тока через резистивные материалы, такие как низкоуглеродистые стали.

Как работает точечная сварка?

Как форма сварки сопротивлением, точечная сварка — один из старейших сварочных процессов, при котором два и более листа металла сварниваются вместе без использования наполнительного материала.

Процесс включает приложение давления и тепла к зоне сварки с помощью формованных электродов из медного сплава, которые пропускают электрический ток через свариваемые детали. Материал плавится, соединяя детали, после чего ток отключается, давление электродов сохраняется, и расплавленный «пуговица» затвердевает, образуя соединение.

Тепло сварки генерируется электрическим током, который передается на заготовку через электроды из медного сплава. Медь используется для электродов, так как она обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением по сравнению с большинством других металлов, что обеспечивает предпочтительную генерацию тепла 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 поддается точечной сварке, при чем низкоуглеродистая сталь наиболее пригодна для этого процесса. Однако стали с высоким содержанием углерода (углеродный эквивалент > 0,4% по массе) склонны к плохой вязкости разрушения или трещинам в швах, так как они имеют тенденцию формировать твердые и хрупкие микроструктуры.

Оцинкованная сталь (покрытая цинком) требует слегка более высоких сварочных токов, чем неоксидная сталь. Кроме того, при работе с цинковыми сплавами медные электроды быстро деградируют на поверхности, что ведет к потере качества шва. При точечной сварке цинкованных сталей электроды должны либо часто меняться, либо поверхность кончика электрода должна быть «подточена», где резак удаляет загрязненный материал, обнажая чистую медную поверхность и восстанавливая форму электрода.

Другие материалы, обычно свариваемые точечно, включают нержавеющие стали (в частности аустенитные и ферритные марки), никелевые сплавы и титан.

Хотя алюминий имеет теплопроводность и электрическое сопротивление, близкие к медным, его температура плавления ниже, что делает сварку возможной. Однако из-за его низкого сопротивления при сварке алюминия требуются очень высокие уровни тока (порядка двух-трех раз выше, чем для стали эквивалентной толщины).

Кроме того, алюминий деградирует поверхность медных электродов в течение очень малого количества швов, что делает стабильную высококачественную сварку очень сложной. По этой причине в промышленности сейчас встречаются только специализированные применения точечной сварки алюминия. Появляются различные новые технологические разработки, помогающие обеспечить стабильную высококачественную точечную сварку алюминия.

Медь и ее сплавы также могут соединяться сопротивлением точечной сварки, хотя точечная сварка меди не может быть легко достигнута с обычными медными электродами, так как генерация тепла в электродах и заготовке очень похожи.

Решением для сварки меди является использование электрода из сплава с высоким электрическим сопротивлением и температурой плавления, далеко превышающей температуру плавления меди (гораздо выше 1080°C). Материалы электродов, обычно используемые для точечной сварки меди, включают молибден и вольфрам.

Где применяется точечная сварка?

Точечная сварка находит применение в ряде отраслей, включая автомобилестроение, авиакосмическую промышленность, железнодорожное дело, бытовую технику, металлическую мебель, электронику, медицинское строительство и строительство.

Учитывая легкость автоматизации точечной сварки в сочетании с роботами и манипуляционными системами, это самый распространенный процесс соединения в линейках высокосерийного производства и на протяжении более 100 лет является основным процессом соединения в строительстве стальных автомобилей.

Часто задаваемые вопросы

Что такое точечная сварка?

Точечная сварка — это вид электрической сварки сопротивлением, который использует сопротивление для сварки двух и более металлических листов вместе с помощью давления и тепла на свариваемой детали. Процесс точечной сварки использует два электрода из медного сплава для фокусировки сварочного тока в небольшой области и удержания листов вместе.

Для чего используется точечная сварка?

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

Проста ли точечная сварка?

Точечная сварка относится к самым ранним сварочным процедурам и хорошо известна, ее легко выполнять даже начинающим сварщикам. Процесс полностью определен и легко применяется к множеству тонких металлов, таких как нержавеющая сталь, никелевые сплавы и титан.

Насколько прочен точечный шов?

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

Какую толщину можно сварки точечно?

Точечная сварка в основном используется для соединения деталей, толщина которых обычно до 3 мм. Толщина свариваемых деталей должна быть одинаковой или отношение толщин должно быть менее 3:1. Прочность соединения зависит от количества и размера швов. Диаметры точечных швов варьируются от 3 мм до 12,5 мм.

Точечные сварочные аппараты используют переменный или постоянный ток?

Переменный ток более надежен, имеет более длительный срок службы и знаком во многих предприятиях. Если вы используете пресс-сварочные аппараты, мощность не является проблемой, и работа с нормальными стандартами качества переменный ток — хороший выбор.

Можно ли сварки точечно с помощью MIG?

Использование набора для точечной сварки Eastwood MIG — лучший способ получить заводские точечные швы дома, используя только ваш MIG-сварочный аппарат. Этот набор сэкономит вам время и деньги, позволяя завершить проект и выехать на дорогу.

Каковы недостатки точечной сварки?

Недостатки точечной сварки:

• Только тонкие металлы могут быть сварены точно и эффективно.
• Стоимость установки выше.
• Этот тип сварки приводит к деформации.
• Изменения в питании приводят к слабой сварке.

Что такое приварка (TAC welding)?

Приварки используются для удержания двух металлических деталей на месте перед финальной сваркой, так же как портной может использовать булавки для удержания двух кусков материала вместе перед шитьем. Эти приварки гарантируют, что заготовки правильно и жестко выровнены, укрепляя или даже устраняя необходимость в приспособлениях.

Какие металлы нельзя сварки точечно?

Большинство распространенных металлов могут быть легко сварены точечно. Основные исключения — серебро, медь, свинец и цинк.

В чем разница между дуговой сваркой и точечной сваркой?

Дуговые сварочные аппараты используют искры для плавления базового металла и наполнительного стержня, в то время как точечные сварочные аппараты используют электрическое сопротивление базового металла для нагрева и плавления деталей. Дуговые сварочные аппараты обеспечивают глубокое проплавление, в то время как точечные сварочные аппараты лучше всего подходят для тонких листов металла.

Насколько горяч становится точечный сварочный аппарат?

Сварочный ток и время используются для нагрева металла до сварочной температуры (2550°F / 1400°C).

Как сварки точечно с помощью инверторного аппарата (stick welder)?

Можно ли сварки алюминий со сталью точечно?

Алюминиевые сплавы могут соединяться со сталями относительно легко с использованием таких методов, как клеевое соединение, механические крепежи или пайка, но когда требуется высокая структурная целостность, сварка предпочтительнее. Однако сварка алюминиевых сплавов со сталью затруднена.

Какая максимальная толщина металла для точечной сварки?

Эти материалы требуют высоких уровней электрического тока для сварки и более длительного времени сварки, в отличие от сварки стали. Другой фактор — несоответствующая толщина свариваемых материалов. Точечная сварка требует использования материалов с толщиной около 3 мм.

Сколько вольт нужно для точечной сварки?

Напряжение холостого хода от трансформатора выше, обычно в диапазоне 5–22 вольта. Сопротивление сварочной точки меняется по мере плавления. Современное сварочное оборудование может отслеживать и регулировать сварку в реальном времени для обеспечения последовательного шва.

Какой тип тока используется в точечной сварке?

Точечная сварка широко используется в автомобильной промышленности для эффективного соединения металлических листов. Классифицируемая как сварка сопротивлением, точечная сварка действует путем генерации тепла с использованием высокого тока, примерно 1000–100 000 А.

Почему в точечной сварке используется переменный ток?

Переменный ток оказался наиболее подходящим для сварки сопротивлением, так как он может обеспечить любую желаемую комбинацию тока и напряжения с помощью подходящего трансформатора. Чтобы избежать поверхностных искажений, участок металла, прилегающий к шву или соединению, не должен перегреваться.

В чем разница между заборной сваркой (plug weld) и точечной сваркой?

Настоящая точечная сварка — это когда две панели сжимаются вместе и соединяются через электрический ток для их плавления. Заборная или розеточная сварка — это когда вы сверляете отверстие в верхнем слое, сжимаете две панели вместе и заполняете отверстие, соединяя две панели вместе.

Как получить хороший точечный шов?

Каковы два практических преимущества точечной сварки?

Точечная сварка быстрая и легкая. Нет необходимости использовать флюсы или наполнительный металл для создания соединения точечной сваркой, и нет опасного открытого пламени. Точечная сварка может выполняться без специальных навыков. Автоматизированные станки могут выполнять точечную сварку на заводах для ускорения производства.

Что такое продольная сварка (slot weld)?

Продольная сварка соединяет поверхность одной детали с другой через удлиненное отверстие. Отверстие может быть открытым на одном конце и частично или полностью заполнено сварочным материалом.

Что такое нахлесточная сварка (lap welding)?

Нахлесточные сварочные соединения по сути являются модифицированной версией стыкового соединения. Они образуются, когда две детали металла размещаются в нахлесточном порядке одна поверх другой. Они чаще всего используются для соединения двух деталей с разной толщиной. Швы можно наносить на одной или обеих сторонах.

Можно ли использовать дуговой сварочный аппарат как точечный?

Базовые металлы различных размеров могут соединяться дуговой сваркой. Точечная сварка может использоваться только для сварки листового металла толщиной менее или около 3 мм. Соединение металлов с помощью дуговой сварки — трудоемкий процесс. Сопротивление точечной сварки может быть выполнено за минуты.

Как обозначить точечную сварку на чертеже?

Символ точечной сварки — это просто круг, который может быть размещен выше, ниже или по центру от справочной линии. Когда символ центрирован на справочной линии, это указывает на отсутствие значения стороны.

Сколько типов точечной сварки существует?

Типы: 1. Педестальный тип станка 2. Сопротивление концовочная или уплотнительная сварка 3. Вспышка-концевая сварка

В чем разница между MIG и точечной сваркой?

MIG-сварка использует отдельный кусок наполнительного металла, который подается в шов. Этот наполнитель плавится электрической дугой, которая затем соединяется с базовым металлом для создания шва. Точечная сварка использует сам материал как наполнительный металл. Две детали металла нагреваются, а затем прессуются вместе для создания шва.

Какую толщину металла может сварки точечный аппарат?

Почти все точечные сварочные аппараты используют электроды из медного сплава из-за естественной электрической проводимости меди. Этот процесс можно использовать на большинстве типов металла, и единственное реальное ограничение — толщина области, где нужна сварка, она может быть от 0,02 дюйма до 0,118 дюйма (0,5–3 мм).