Контактная сварка: виды, процессы и преимущества

Что такое контактная сварка?

Контактная сварка (Resistance welding) — соединение металлов подачей давления и прохождением тока через зону соединения на определенное время. Ключевое преимущество — не нужны дополнительные материалы для связи, процесс крайне экономичен.

Существует несколько форм контактной сварки (точечная и шовная, выступная, контактно-просеточная, контактно-уплотнительная), отличающиеся типами и формами электродов для подачи давления и тока.

Электроды, обычно из медных сплавов за высокую проводимость, охлаждаются водой, текущей через полости внутри электрода и другой проводящей оснастки машины.

Машины для контактной сварки проектируются для автопрома, авиации, промышленности. Автоматизация делает действие высококонтролируемым и повторяемым, позволяя готовить производство.

Как работает контактная сварка?

Обычно для соединения двух листовых металлов. Электрический ток подается на листы (или другие заготовки) через сварочные электроды, давящие на листы.

Это усилие преобразуется в тепло. Тепло генерируется так, что плавит металл в точке соединения — точке «сопротивления» между стыкуемыми поверхностями. Электрод затем отводит тепло от расплавленной зоны шва, образуя сварочное ядро (nugget) в точке затвердевания.

Давление приложено до, во время и после подачи тока, локализуя контактную зону.

Виды контактной сварки

1. Точечная сварка и шовная сварка

Точечная контактная сварка, как и все процессы, создает швы теплом от сопротивления току между стыковыми поверхностями и силой, сжимающей детали, в течение заданного времени.

Точечная сварка использует геометрию концов электродов для фокусировки тока в точке шва и приложения силы. При достаточном сопротивлении материалы сажаются и соединяются, образуется сварочное ядро.

Шовная контактная сварка — разновидность точечной с валовидными электродами для подачи силы и тока. Разница: заготовка катится между валовидными электродами при подаче тока.

В зависимости от тока и времени: швы могут перекрываться (непрерывный шов) или быть отдельными точечными швами через заданные интервалы.

2. Выступная сварка (Projection Welding)

Как и другие процессы, использует тепло от сопротивления току и силу сжатия за заданное время.

Выступная сварка локализует швы в заданных точках с помощью выступов, выдавливаний или пересечений, фокусирующих тепловыделение в точке контакта. При достаточном токе выступы коллапсируют, образуя сварочное ядро.

Твердые выступы — для сварки крепежей с деталями. Выдавливания — для соединения листов/плит. Пример с пересечением материалов — перекрестная сварка проволоки. Пересечение проводов локализует тепло и сопротивление. Провода сажаются друг в друга, образуя ядро.

3. Контактно-просеточная сварка (Flash Welding)

Как и другие, использует тепло от сопротивления току и силу сжатия за заданное время. Процесс генерирует сопротивление вспышками (flashing action).

Действие создается очень высокой плотностью тока в очень малых контактных точках между заготовками. В заданный момент, после начала вспышки, к заготовке приложено усилие, они сближаются с контролируемой скоростью. Быстрое уплотнение (upset) выталкивает оксиды и примеси из шва.

4. Контактно-уплотнительная сварка (Upset Welding)

Как и другие, тепло от сопротивления току + сила сжатия за заданное время.

Похожа на контактно-просеточную, но заготовки уже в плотном контакте — нет вспышки. Давление приложено до старта тока и держится до конца.

Применение контактной сварки

• Массовое производство: сварка листов, проволоки, труб.
• Сварка прутков, коробок, банок, стержней, труб, рам из средних/высокоомных материалов (сталь, нержавейка, кремнебронза).
• Сварка авиа- и автодеталей.
• Изготовление режущих инструментов.
• Топливные баки авто, тракторов.
• Проволочные ткани, решетки, грили, сетки, контейнеры.

Преимущества контактной сварки

• Сварка однородных и разнородных металлов
• Высоко автоматизирована
• Эффективна: высокая производительность и скорость сварки
• Экономична
• Экологична: мало отходов и загрязнений
• Не нужен наплавной материал, флюсы, инертные газы, кислород, ацетилен

Недостатки контактной сварки

• Сложное и часто дорогое оборудование, требует высококвалифицированного персонала
• Толщина заготовки часто ограничена
• Менее эффективна для высокопроводящих материалов
• Требует высокой электроэнергии