Вспышечная сварка: как вспышечные сварщики бесшовно соединяют металлы

Что такое вспышечный сварщик?

Вспышечный сварщик — аппарат контактной сварки, использующий вспышечное действие и сопротивление электрическому току для слияния нескольких металлических деталей, образуя постоянное соединение между металлическими листами. Вспышечные сварщики, как и другие аппараты электрического сопротивления (ERW), опираются на электроды и тепло от сопротивления току, а также на сварочную силу, преобразуемую из заданного давления. Также называются аппаратами вспышечной камерной сварки или вспышечной сварки сопротивлением.

Аппараты электрического сопротивления бывают разными. Материал (обычно листы) плавится в стыке и срастается под теплом и давлением. Автоматические аппараты, включая вспышечные, позволяют оператору идеально регулировать давление на стыке, время сварки, величину тока в стыке. Другой плюс — сварка без наплавного материала, что делает методы экономичными и быстрыми.

По сравнению с другими методами электрического сопротивления, вспышечная камерная сварка использует очень высокую плотность тока, фокусируясь на крошечной контактной точке листов. При начале вспышки в аппарате дополнительная сила приложена к точке сварки для сплавления металлов. С регулируемой скоростью зажатые детали сближаются, создавая прочное соединение. Быстрый процесс с дополнительной силой удаляет оксиды и примеси.

Как работает вспышечный сварщик?

Металлические заготовки зажимаются в вспышечном сварщике, сближаются при подаче тока на стык. Стабильный ток, регулируемый аппаратом, образует «дугу» между деталями, начинается выброс (expulsion), нагревая требуемую точку. Затем сварочный ток отключается. Под давлением стык ковается до нужного объема. После остывания изделия имеют вспышку вокруг шва, требующую механической обработки. Изделия вспышечной сварки отличаются высокой прочностью и герметичностью.

Ключевой элемент — электрод, обычно из медных сплавов: медь имеет исключительную теплопроводность и низкое электрическое сопротивление — идеальный материал. Природа меди обеспечивает тепло на материалах, а не на электроде. После каждого цикла электроды охлаждаются водой, текущей через них и другие проводимые элементы.

Время вспышки и время упрения (upset time)

Время вспышки — важный параметр, влияющий на качество. Время вспышки — длительность наличия дуги во время сварки; время упрения — время, пока листы сжаты вместе. Время вспышки должно быть достаточно длинным для полного нагрева материалов до сварки. Но не слишком длинным — базовый металл расплавится, давая плохой шов.

Время упрения критично для формирования требуемых механических свойств готового изделия. Примеси в базовом материале выдавливаются, образуя идеальный шов в критический момент сжатия листов. Если время упрения слишком коротко — оставшиеся примеси дадут дефект. Время упрения также важно для прочности шва. Если недостаточно для идеального коалесценции нескольких деталей, материалы не сольются полностью.

Применение вспышечного сварщика

Благодаря способности спаивать разные металлы с базовыми настройками и быстрым процессом, оборудование крайне гибко и популярно в отраслях. Обода колес обычно производятся вспышечной сваркой — не теряют воздух на современных авто и грузовиках. Широко используется в металлоконструкциях для удлинения уголков, спаивания стыков.

● Алюминиевая промышленность:

Преимущество — способность спаивать разнородные металлы, включая цветные (без железа: алюминий, медь, свинец, никель, цинк). Алюминиевая отрасль предпочитает вспышечную сварку для соединения алюминия, стали, меди через токопроводящую «шину» (busbar). Состоят из стали, меди, алюминия — идеальная прочность, проводимость, экономичность.

● Железнодорожная промышленность:

Преимущества позволяют эффективно спаивать высокомарганцевистую сталь (переводы, крестовины) со стальными рельсами, иногда с вставками нержавейки. Механические свойства рельсов и крестовин идеально сохраняются. Часто вспышечная камерная сварка для длинных сварных рельсов, непрерывных сварных рельсов для высокоскоростных ж/д.

По сравнению с механически соединенными рельсами, продукты вспышечной сварки намного гладче из-за устранения зазоров между секциями. Это снижает износ рельсов и увеличивает интервалы осмотров и обслуживания.