Контактная сварка

Контактная сварка – технология, виды, обозначение

Контактная сварка – процесс создания монолитного сварного шва путем расплавления кромок свариваемых деталей электрическим током и последующей деформацией сжимающим усилием. Особое распространение технология получила в тяжелой промышленности и служит для беспрерывного производства однотипной продукции.

Данная технология является распространенной при серийном соединении тонколистового металла

Сегодня как минимум один аппарат контактной сварки имеется на каждом заводе, а все благодаря преимуществам технологии:

• производительность — сварная точка создается не дольше 1 секунды;
• высокая стабильность работы – однажды настроив устройство оно может работать долгое время без стороннего вмешательства, сохраняя качество работ;
• низкие затраты на обслуживание — это касается расходных материалов, рабочим элементом служат контактные электроды;
• возможность работы с машиной специалистов низкой квалификации.

Технология контактной сварки

Простая, на первый взгляд, технология контактной сварки состоит из ряда процедур, обязательных к выполнению. Достичь качественного соединения можно только в случае соблюдения всех технологических особенностей и требований процесса.

Сущность процесса

Для начала стоит разобраться,  как работает данная система?

Суть электроконтактной сварки это два неразрывных физических процесса – нагрев и давление. При прохождении через зону соединения электрического тока выделяется тепло, которое служит для расплавления металла.

Чтобы обеспечить достаточное выделение тепла сила тока должна достигать нескольких тысяч или даже десятков тысяч ампер.

Одновременно с этим на деталь воздействует некоторое давление с одной или обеих сторон, при этом создается плотный шов без видимых и внутренних дефектов.

Процесс соединения связан с локальным нагревом заготовок с одновременным их прижатием

При правильной организации процесса сами детали практически не подвержены нагреву, так как их сопротивление минимально. По мере создания монолитного соединения сопротивление уменьшается, а вместе с тем и сила тока. Подверженные нагреву электроды сварочного аппарата охлаждаются внедренной технологией с применением воды.

Подготовка поверхностей

Существует множество технологий, которые позволяют обработать поверхность перед использованием контактной сварки. Сюда относят:

• зачистку от грубых загрязнений;
• обезжиривание;
• снятие оксидной пленки;
• сушку;
• пассирование и нейтрализацию.

В целом, перед началом сваривания поверхность должна:

• обеспечивать минимальное сопротивление между деталью и электродом;
• обеспечивать равное сопротивление на всей протяженности контакта;
• свариваемые детали должны иметь гладкие поверхности без выпуклостей и впадин.

Рекомендуем!   Как варить чугун электросваркой. Сварка инвертором

Машины для контактной сварки

Оборудование для контактной сварки бывает:

• неподвижным;
• передвижным;
• подвешенным или универсальным.

Разделяют сварки по роду тока на постоянного и переменного тока (трансформаторные, конденсаторные). По способам сваривания бывают точечные, шовные стыковые и рельефные, о которых мы поговорим чуть ниже.

Оборудование может быть как стационарным, так и переносным

Все сварочные устройства точечной сварки состоят из трех частей:

• электросистемы;
• механической части;
• водяного охлаждения.

Электрическая часть отвечает за расплавление деталей, контроль циклов работы и отдыха, а также устанавливает текущие режимы. Механическая составляющая представляет собой пневматическую или гидравлическую систему с различными приводами.

Если установлен только привод сжатия, то перед нами точечная разновидность, шовные имеют еще и ролики, а стыковые систему сжатия и осадки изделий.

Водяное охлаждение состоит из первичного и вторичного контура, разводящих штуцеров, шлангов, вентилей и реле.

Электроды для контактной сварки

В данном случае электроды не только замыкают электрический контур, но и служат отводом тепла от сварного соединения, передают механическую нагрузку, в ряде случаев помогают передвигать заготовку (роликовые).

Размеры и форма электродов для контактной сварки различаются в зависимости от применяемого оборудования и свариваемого материала

Такое использование обуславливает ряд жестких требований, которым должны соответствовать электроды. Они должны выдерживать температуру свыше 600 градусов, давление до 5 кг/мм2.

Именно поэтому их изготавливают из хромовой бронзы, хромциркониевой бронзы или кадмиевой бронзы. Но даже такие мощные сплавы не способны долго выдерживать описанные нагрузки и быстро выходят из строя, снижая качество работ.

Размер, состав и другие характеристики электрода подбираются исходя из выбранного режима, типа сварки и толщины изделий.

Дефекты сварки и контроль качества

Как и при любой другой технологии, сварочные соединения должны подвергаться жесткому контролю, для выявления всевозможных дефектов.

Здесь применяются практически все методы неразрушающего контроля и прежде всего – внешний осмотр.

Однако, из-за прижатия деталей, выявить подобным способом дефекты бывает очень сложно, поэтому часть изготовленной продукции отбирается и проводится разрез деталей вдоль шва для выявления погрешностей.

В случае обнаружения дефекта партия потенциально дефектной продукции отправляется на переработку, а аппарат калибруют.

Рекомендуем!   Сварка полиэтиленовых труб своими руками

Разновидности контактной сварки

Технология создания сварного пятна обуславливает разделение процесса на несколько видов:

Точечная контактная сварка

В данном случае сваривание происходит в одной или одновременно в нескольких точках. Прочность шва состоит из множества параметров.

Точечный способ является самым распространенным методом

В этом случае на качество работ влияет:

• форма и размер электрода;
• сила тока;
• сила давления;
• длительность работ и степень очистки поверхности.

Современные аппараты точечной сварки способны работать с эффективностью 600 сварных соединений в минуту. Подобная технология используется для соединения частей точной электроники, для соединения кузовных элементов автомобилей, самолетов, сельскохозяйственной техники и имеет еще множество других областей использования.

Рельефная сварка

Принцип работы одинаковый с точечной сваркой, но основное отличие заключается в том, что сам сварной шов и электрод имеют схожую, рельефную форму.

Рельефность обеспечивается естественной формой деталей или созданием специальных штамповок. Как и точечная сварка, технология применяется практически повсеместно и служит дополняющей, способной сваривать рельефные детали.

С ее помощью можно прикреплять кронштейны или опорные детали к плоским заготовкам.

Шовная сварка

Процесс многоточечной сварки, при которой несколько сварных соединений располагаются близко или с перекрытием, формируя единое монолитное соединение.

Если между точками имеется перекрытие, то получается герметичный шов, при близком расположении точек шов не герметичен.

Так как шов, с использованием расстояния между точками не отличается от созданного точечным швом, подобные аппараты используются редко.

В промышленности более популярным является перекрывающийся, герметичный шов, с помощью которого создают баки, бочки, баллоны и другие емкости.

Стыковая сварка

Здесь детали соединяют, прижимая друг к другу, а затем оплавляют всю плоскость контакта. Технология имеет свои разновидности и разделяется на несколько видов  на основании типа металла, его толщины и нужного качества соединения.

Сварочный ток протекает через стык заготовок, расплавляет их и надежно соединяет

Самый простой способ – сварка сопротивлением, подходит для легкоплавких заготовок с малой площадью пятна контакта. Сварка с оплавлением и плавлением с подогревом подходит для более прочных металлов и огромного сечения. Таким способом сваривают части кораблей, якоря и тд.

Рекомендуем!   Как научиться варить электросваркой самостоятельно

Выше, описаны наиболее популярные и используемые, но есть и такие виды точечной сварки:

• шовно-стыковая осуществляется вращающимся электродом с несколькими контактами для замыкания цепи, протягивая заготовку через такой аппарат можно получить негерметичный сплошной шов, состоящий из множества сварных точек;
• рельефно-точечная деталь сваривается согласно текущего рельефа, однако шов состоит не из сплошного пятна контакта, а из многих точек;
• по методу Игнатьева в котором сварочный ток протекает вдоль свариваемых частей, поэтому давление не влияет на нагрев изделия и его сваривание.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Согласно существующего стандарта условных обозначений точечная сварка имеет следующее обозначение на чертежах:

От видимого, скрытого сплошного шва или видимой сварной точки идет специальная линия с выноской, на которой отмечаются вспомогательные условные обозначения, стандарты, буквенно-цифровые знаки и т.д.

В обозначении присутствует буква «К — контактная и маленькая буква «т»-точечная, указывающие  на метод выполнения сварки и ее разновидность. Швы, не имеющие обозначения, отмечают линиями без полок.

ГОСТ 15878-79 Регламентирует размеры и конструкции сварных соединений контактной сварки

Вся основная информация подается на линии выноске или под ней, в зависимости от обращенной стороны (лицевая или оборотная). Вся необходимая информация о шве берется из соответствующего ГОСТа, что указывается на сноске или дублируется в таблицу швов.

Контактная сварка своими руками | Строительный портал

Многие домашние мастера и автолюбители сталкиваются с потребностью проведения сварочных работ. Практике известно несколько методик, каждую из них можно самостоятельно освоить, имея определенные теоретические знания и навыки. Самодельная контактная сварка, которая используется для соединения разных элементов стальных труб, алюминиевых и медных проводов, не является исключением.

Содержание:

Процедура контактной сварки

Контактную сварку используют в большинстве случаев для производства серии однотипных изделий или для изготовления сварных соединений деталей, которые имеют большие размеры. Принцип процедуры заключается в разогревании металла с помощью тока, который проходит по нему, путь тока при этом является неоднородным.

Контактная сварка в домашних условиях требует использования мощнейших источников питания, чем в ситуации с электродуговой сваркой, потому что даже в небольших контактных машинах для подобных работ сила тока измеряется тысячами ампер, не вспоминая уже более крупные машины.

Данный технологический процесс производят с нагревом области сварки электрическим током, проходящим через заготовки, с использованием давления. Основными параметрами этого метода сварки являются ток, время протекания тока и сила сжатия. Зависимо от определенных значений этих показателей выделяют жесткий и мягкий режимы сварки.

Помимо этого, выделяют несколько разновидностей контактной сварки – стыковую, точечную и шовную. Поскольку процесс производится при помощи электродов, которые размещаются по-разному относительно заготовок, то также бывает одно- и двухсторонняя сварка.

Обычно технологию контактной сварки выполняют по точечному типу. Заготовки прижимают электродами, через которые идет в будущем высокоамперный ток. Он проходит по большому числу мелких каналов заготовки, которые разогреваются, и в итоге расплавляется центральная зона точки сварки.

При стыковой сварке ток пропускается через стык деталей примерно одинакового сечения, а после достижения сварочного жара в области сварки осуществляется осадка. Электроды, которые подводят к изделию ток и производят осадку, при шовной сварке имеют форму роликов, которые катятся по шву, поэтому данный способ сварки ещё называют роликовой сваркой.

Виды контактной сварки

Контактная сварка — это процедура, при которой соединение свариваемых деталей совершается по всей поверхности торцов, что стыкуются. Сварка может выполняться сопротивлением или оплавлением (прерывистым или непрерывным).

Сварка сопротивлением

Обработанные детали плотно прижимают между собой и включают сварочный ток. Ток выключают после того, как стыкуемые поверхности нагреты до пластического состояния и проведена осадка.

Таким методом принято сваривать детали из низкоуглеродистой стали, которая имеет прямоугольное или круглое сечение площадью приблизительно до 1000 миллиметров квадратных, и легированной стали площадью до 21 миллиметра квадратного.

Цветной металл и его сплавы хорошо свариваются сваркой сопротивлением. Данным видом контактной сварки хорошо сваривать и разнородные металлы – латунь и медь, сталь с медью, разные сорта стали. Сварка сопротивлением нуждается в высокой чистоте свариваемых поверхностей и строгом контроле температуры нагрева. Поэтому данная методика не получила широкого использования.

Сварка непрерывным оплавлением

Сварку непрерывным оплавлением выполняют в такой последовательности. Детали, которые закреплены в зажимах машины, плавно приводят перемещением подвижного зажима в соприкосновение при включении сварочного тока. При этом осуществляется оплавление свариваемых торцов изделий. Потом проводят осадку на определенную величину и выключают ток.

Подобная методика ручной контактной сварки применяется при сварке тонкостенных труб, рельсов и листов. Допускается сварка разных металлов. Достоинством сварки металла непрерывным оплавлением выступает высокая производительность, а недостатком — существенные потери металла на разбрызгивание и угар.

Сварка прерывистым оплавлением

Сварку прерывистым оплавлением производят чередованием неплотного и плотного контакта свариваемых деталей при включенном токе сварки. Возвратно-поступательные движения зажима способны периодически замыкать сварочную цепь в области контакта деталей, пока их торцы не разогреются до температуры примерно 800—900 градусов по Цельсию.

Затем совершается оплавление и осадка. Прерывистым оплавлением принято сваривать низкоуглеродистую сталь в тех ситуациях, когда мощность аппарата недостаточна для осуществления сварки с непрерывным оплавлением.

Данная методика контактной сварки своими руками связана с дополнительными затратами металла, поэтому зачастую подогрев проводят способом сопротивления, включая при замкнутой сварочной цепи ток, а потом разводят детали и занимаются оплавлением и осадкой.

Устройство аппарата для точечной сварки

Самодельный аппарат для контактной сварки можно использовать для сваривания деталей из обычной и нержавеющей листовой стали, которая имеет толщину 0,08 — 0,9 миллиметра, или для соединения проволоки из стали толщиной до 1,5 миллиметра.

Аппараты для контактной сварки в своем составе содержат два функциональных узла — выносной сварочный пистолет и блок питания. Блок питания состоит из реле, что собран на тиристоре и сварочном трансформаторе. К одному выводу его низковольтной обмотки при помощи сварочного кабеля подключается электрод.

При сварке второй вывод надежно соединяется с самой массивной свариваемой деталью. Первичную обмотку трансформатора подключают к сети при помощи диодного моста и включенного в его диагональ тиристора. Трансформатор вспомогательный малой мощности оказывает питание сети управления тиристора и лампы подсветки.

Сварочный пистолет собирают из двух одинаковых деталей по размеру и форме, которые вырезаны из гетинакса, текстолита или другого прочного изолятора. В передней части крепят ламподержатель, микропереключатель и переходник, в задней – размещают выключатель подсветки между держателями и накладками винтами.

Накладки соединяют между собой винтами, которые вкручиваются в ламподержатель, распорные планки и переходник. Между накладками размещается сварочный кабель, который соединяется с переходником с использованием контровочного винта. На сварочном кабеле фиксируются отправляющие провода и коммутируют переключатели.

В отверстия переходников крепят сменные электроды, которые фиксируются при помощи контровочной гайки. На основании без изоляционной прокладки монтируют второй вывод обмотки трансформатора. Кабель, который подключен к данному выводу, снабжают зажимом любого типа, что предназначен для закрепления на свариваемой детали. Рекомендуемым типом зажима является струбцина.

Изготовление аппарата для точечной сварки

Для сборки оборудования для контактной сварки в домашних условиях рекомендуется использовать нижеследующие рекомендации. Размеры блока питания определяются габаритами трансформатора, поэтому сборку необходимо начинать с него.

Сборка трансформаторов

Особого значения не имеет конструкция трансформатора. Определяющим параметром служит сечение магнитопровода, оно должно быть больше 60 сантиметров квадратных. Магнитопровод вы можете использовать любой.

Намотайте первичную обмотку, которая содержит 160 — 165 витков, на круглом каркасе проводом ПЭТВ, который имеет диаметр 1,62 – 1,7 миллиметра, расположите на одной стороне магнитопровода и от него изолировать с помощью деревянных клиньев. Затем изогните петлей концы шины вторичной обмотки для дальнейшего крепления к ним сварочного кабеля болтами.

Изолируйте по всей длине шину перед намоткой лентой из фторопласта или аналогичного материала в один слой. Можете использовать изоленту, сложенную в несколько слоев. Изолируйте друг от друга такой же лентой слои первичной обмотки. Зафиксируйте ее выводы тесьмой. По схеме контактной сварки должны «вперекрышку» собираться пластины магнитопровода.

Стяжку магнитопровода необходимо производить болтами М8 и уголками. Для выпрямления пластин предварительно выполните стяжку. Верхнюю часть магнитопровода удалите после этого и поместите каркасы с обмотками на него. Затем поставьте на место пластины верхней части и выполните окончательную стяжку пластин. Относительно магнитопровода каркасы зафиксируйте деревянными клиньями.

После этого выполните электрическую проверку трансформатора — включите в сеть 220 В и измерьте напряжение на вторичной обмотке, которое в идеале должно составлять 41 В, а обмотки при этом не должны перегреваться.

После того, как трансформатор готов, необходимо вычислить габариты основания и вырезать из стали в листах.

Детали электронного реле можете разместить на плате из листового текстолита или гетинакса, что имеет толщину 3 — 5 миллиметра.

Вспомогательный трансформатор бывает любого типа, он обеспечивает на вторичной обмотке напряжение в 6 и 15 Вольт. Самодельный вспомогательный трансформатор вы можете сделать на основе магнитопровода с сечением 1 сантиметр квадратный.

Первичная обмотка должна иметь 8000 витков провода ПЭТВ — 2, который имеет диаметр 0,06 миллиметров, вторичная — 800 витков, обмотка III — содержать 200 витков кабеля с диаметром 0,2 миллиметра. Обмотки между магнитопроводом и собой изолируйте фторопластовой лентой.

Сборка сварочного пистолета

Если вас интересует, как сделать контактную сварку, то запомните, что начинать следует со сварочного пистолета. Его изготовление начинается с создания переходника и электродов. Из листа текстолита вырежьте накладки, габариты которых можно изменять под собственную руку. В ламподержателе просверлите каналы для проводов, которые ведут к лампе подсветки.

С помощью двух держателей и винтов крепится к накладкам микропереключатель. Распорные планки вы можете изогнуть из полосы оргстекла с учетом размещения на накладках и сварочного кабеля, который проходит через рукоятку. Накладки скрепите винтами, что ввернуты в переходник и распорные планки.

Опаяйте конец сварочного кабеля, вставьте в отверстие переходника и зафиксируйте контровочным винтом. Рекомендуется применять для надежной фиксации накладок специальные клеящие мастики. Притупите острые кромки накладок, а рукоятку обмотайте изолентой.

Если вы выполнили правильно сборку, то аппарат контактной сварки начнет работать сразу же. Для оценки работы собранной электросварки можно поступить так. Приварите несколькими точками к очищенному стальному бруску полоску стального листа, что имеет ширину 10 — 12 миллиметров, а потом оторвите ее плоскогубцами.

В результате в точках соединения должны образоваться отверстия, которые называют вырывами, диаметром около 0,5 — 0,8 миллиметра. Отрегулируйте длительность сварного импульса при возможных отклонениях с помощью подстроечного резистора. Проверку необходимо производить при последовательном и параллельном включении конденсаторов.

Теперь можно перейти к использованию аппарата. «Заземляющий» кабель следует подсоединить к детали, к которой приваривается другая деталь. Затем необходимо включить аппарат, приложить соединяемые детали друг к другу, прижать их плотно электродом сварочного пистолета и нажать на кнопку. Через 1 — 1,5 секунды можно снять электрод с точки, а затем установить на следующую.

Вы ознакомились с технологией и оборудованием для контактной сварки. Напоследок запомните, что мастер, который работает с аппаратом контактной сварки, должен находиться на коврике из резины и использовать перчатки и защитные очки.

Контактная сварка – как самому изготовить оборудование и клещи?

Контактная сварка, помимо технологических достоинств применения, обладает еще одним важным преимуществом – несложное оборудование для нее можно изготовить самостоятельно, а его эксплуатация не потребует специфических навыков и первоначального опыта.

Контактная сварка, своими руками собранная, может быть использована для решения довольно широкого спектра задач несерийного и непромышленного характера по ремонту и изготовлению изделий, механизмов, оборудования из различных металлов как в домашних условиях, так и в небольших мастерских.

Контактная сварка обеспечивает создание сварного соединения деталей за счет нагрева области их соприкосновения проходящим через них электрическим током при одновременном приложении сжимающего усилия к зоне соединения.

В зависимости от материала (его теплопроводности) и геометрических размеров деталей, а также мощности используемого для их сваривания оборудования процесс контактной сварки должен протекать при следующих параметрах:

• низкое напряжение в силовой сварочной цепи – 1–10 В;
• за малое время – от 0,01 секунды до нескольких;
• большой ток сварочного импульса – чаще всего от 1000 А либо выше;
• маленькая зона расплавления;
• сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки, должно быть значительным – десятки–сотни килограмм.

Соблюдение всех этих характеристик напрямую влияет на качество получаемого сварного соединения. Самостоятельно можно изготовить только устройства для точечной сварки, как на видео.

Проще всего собрать аппарат переменного сварочного тока с нерегулируемой силой. В нем управление процессом соединения деталей осуществляется за счет изменения продолжительности подаваемого электрического импульса.

Для этого используют реле времени либо справляются с этой задачей вручную “на глазок” с помощью выключателя.

Самодельная точечная контактная сварка не очень сложна в изготовлении, а для выполнения ее основного узла – сварочного трансформатора – можно подобрать трансформаторы от старых микроволновок, телевизоров, ЛАТРов, инверторов и тому подобного. Обмотки подходящего трансформатора надо будет перемотать в соответствии с необходимым напряжением и сварочным током на его выходе.

Схему управления подбирают готовую или разрабатывают, а все остальные комплектующие и, в частности, для контактно-сварочного механизма берут, исходя из мощности и параметров сварочного трансформатора. Контактно-сварочный механизм изготавливают в соответствии с характером предстоящих сварочных работ по какой-либо из известных схем. Обычно делают сварочные клещи.

Все электрические соединения должны быть выполнены качественно и иметь хороший контакт. А соединения с использованием проводов – из проводников с сечением, соответствующим протекающему по ним току (как показано на видео).

Особенно это касается силовой части – между трансформатором и электродами клещей.

При плохих контактах цепи последних в местах соединений будут большие потери энергии, возможно возникновение искрения, а сваривание может стать невозможным.

Устройство точечной сварки для соединения деталей контактным способом можно собрать по ниже приведенным схемам. Предлагаемый аппарат рассчитан на сварку металлов:

• листовых, толщина которых до 1 мм;
• проволоки и прутков, диаметр которых до 4 мм.

Основные технические характеристики устройства:

• напряжение питающей сети – переменное 50 Гц, 220 В;
• выходное напряжение (на электродах контактно-сварочного механизма – на клещах) – переменное 4–7 В (холостого хода);
• сварочный ток (максимальный импульсный) – до 1500 А.

На Рис.1 приведена принципиальная электрическая схема всего устройства.

Предлагаемая контактная сварка состоит из силовой части, цепи управления и автоматического выключателя АВ1, который служит для включения питания устройства и защиты в случае возникновения аварийных ситуаций.

Первый узел включает сварочный трансформатор Т2 и бесконтактный тиристорный однофазный пускатель типа МТТ4К, который осуществляет подключение первичной обмотки Т2 к питающей сети.

На Рис.2 представлена схема обмоток сварочного трансформатора с указанием количества витков.

Первичная обмотка имеет 6 выводов, переключением которых можно осуществлять ступенчатую грубую регулировку выходного сварочного тока вторичной обмотки.

При этом постоянно подсоединенным к сетевой цепи остается вывод №1, а остальные 5 служат для регулировки, и для работы подключают к питанию только один из них.

Схема пускателя МТТ4К, выпускаемого серийно, на Рис.3. Этот модуль представляет собой тиристорный ключ, который при замыкании его контактов 5 и 4 коммутирует нагрузку через контакты 1 и 3, подключенные в разрыв цепи первичной обмотки Тр2. МТТ4К рассчитан на нагрузку с максимальными напряжением до 800 В и током до 80 А. Производят такие модули в г. Запорожье на ООО “Элемент-Преобразователь”.

Схема управления состоит из:

• блока питания;
• непосредственно цепи управления;
• реле K1.

В блоке питания может быть использован любой трансформатор мощностью не более 20 Вт, предназначенный для работы от сети 220 В и выдающий на вторичной обмотке напряжение 20–25 В. В качестве выпрямителя предлагается установить диодный мост типа КЦ402, но может быть применен любой другой с аналогичными параметрами либо собран из отдельных диодов.

Реле K1 служит для замыкания контактов 4 и 5 ключа МТТ4К. Это происходит при подаче напряжения от цепи управления на обмотку его катушки.

Так как коммутируемый ток, протекающий через замкнутые контакты 4 и 5 тиристорного ключа, не превышает 100 мА, то в качестве K1 подойдет практически любое слаботочное электромагнитное реле с напряжением срабатывания в пределах 15–20 В, например, РЭС55, РЭС43, РЭС32 и подобные.

Цепь управления выполняет функции реле времени. Включая K1 на заданный промежуток времени, она задает продолжительность воздействия электрического импульса на свариваемые детали.

Состоит цепь управления из конденсаторов С1–С6, которые должны быть электролитическими с напряжением зарядки 50 В или выше, переключателей типа П2К, имеющих независимую фиксацию, кнопки КН1 и двух резисторов – R1 и R2.

Емкость конденсаторов может быть: 47 мкФ для C1 и C2, 100 мкФ – C3 и C4, 470 мкФ – C5 и C6. КН1 должна быть с одним нормально-замкнутым, а другим нормально-разомкнутым контактами.

При включении АВ1 начинают заряжаться конденсаторы, подключенные с помощью П2К к цепи управления и блоку питания (на Рис.1 – это только C1), R1 ограничивает начальный зарядный ток, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации емкостей.

Зарядка происходит через скоммутированную на тот момент нормально-замкнутую контактную группу кнопки КН1.

Разомкнутая нормально-замкнутая контактная группа КН1 препятствует запитыванию реле непосредственно от блока питания. Чем больше суммарная емкость разряжающихся конденсаторов, тем дольше они разряжаются, и, соответственно, K1 дольше замыкает контакты 4 и 5 ключа МТТ4К, и продолжительнее сварочный импульс.

Когда конденсаторы полностью разрядятся, K1 отключится, и контактная сварка прекратит свою работу. Чтобы ее подготовить к следующему импульсу, КН1 надо отпустить.

Разрядка конденсаторов происходит через резистор R2, который должен быть переменным и служит для более точного регулирования продолжительности сварочного импульса.

Предлагаемая контактная сварка может быть собрана, как показано по видео, на основе сварочного трансформатора, изготовленного с использованием магнитопровода от трансформатора на 2,5 А. Такие встречаются в ЛАТРах, лабораторных приборах и ряде других устройств. Старую обмотку необходимо удалить. На торцах магнитопровода надо установить кольца, изготовленные из тонкого электрокартона.

Их подгибают по внутренней и внешней кромке. Затем магнитопровод надо обмотать поверх колец 3-мя или большим количеством слоев лакоткани. Для выполнения обмоток используют провода:

• Для первичной 1,5 мм в диаметре, лучше в тканевой изоляции – это будет способствовать хорошему пропитыванию обмотки лаком;
• Для вторичной диаметром 20 мм многожильный в кремнийорганической изоляции с площадью сечения не меньше 300 мм2.

Количество витков указано на Рис.2. От первичной обмотки делаются промежуточные выводы. После намотки ее пропитывают лаком ЭП370, КС521 либо подобным. Поверх первичной катушки наматывают хлопчатобумажную ленту (1 слой), которую тоже пропитывают лаком. Затем укладывают вторичную обмотку и снова делают пропитку лаком.

Контактная сварка может быть оснащена клещами, которые монтируют непосредственно в сам корпус устройства, как на видео, либо выносными в виде ножниц. Первые, с точки зрения выполнения качественной, надежной изоляции между их узлами и обеспечения хорошего контакта в цепи от трансформатора до электродов, изготовить и подсоединить гораздо проще, чем выносные.

Однако прижимное усилие, развиваемое такой конструкцией, если не нарастить длину подвижного рычага клещей после электрода, будет равно усилию, создаваемому непосредственно сварщиком.

Выносными клещами удобнее пользоваться – можно работать на некотором удалении от аппарата. А усилие, развиваемое ими, будет зависеть от длины ручек.

Однако надо будет в месте их подвижного болтового соединения сделать достаточно хорошую изоляцию из текстолитовых втулок и шайб.

Изготавливая клещи, нужно заранее предусмотреть необходимый вылет их электродов – расстояние от корпуса аппарата или места подвижного соединения ручек до электродов. От этого параметра будет зависеть максимально возможное расстояние от кромки листовой детали до места, где выполняется сварка.

Электроды клещей делают из прутков меди либо бериллиевой бронзы. Можно использовать жала мощных паяльников. В любом случае диаметр электродов должен быть не меньше, чем у подводящих к ним ток проводов. Чтобы получать сварочные ядра нужного качества, у контактных площадок (кончиков электродов) размер должен быть как можно меньше.

Что такое контактная электросварка, принцип действия, технология работы

Благодаря сварке в гараже или на дачном участке своими руками можно сделать многое. Необходимо понимать, что существует множество аппаратов, предназначенных для сварочных работ.

Существуют виды работ, на которые придется потратить несколько дней, но если использовать соответствующий сварочный аппарат, то эти же работы можно проделать за несколько часов. Одна из разновидностей подобных аппаратов – контактная точечная сварка.

Но нужно знать, что данный аппарат подходит не для всех видов работ. Например, его нельзя использовать в отопительной системе, для наложения швов.

Точечная сварка является весьма популярным способом сваривания между собой металла. В данном способе металлические изделия соединяются между собой в нескольких точках – этот способ и повлиял на название технологии работы.

Размер точки будет влиять на уровень прочности соединения. Стыковая точечная сварка может использоваться только в тех случаях, когда толщина металла не превышает трех миллиметров.

Выбор аппарата полностью зависит от толщины и вида материала.

Принцип действия

Образование соединений происходит благодаря процессу нагревания металла, через который пропускается разряд тока. Вследствие этого образуется деформация зоны сварки из-за сжимающегося усилия.

В основе технологии контактной точечной сварки лежит принцип нагревания металла при помощи электрического разряда.

В процессе сварочных работ разряд тока проходит между электродами и в то же время между элементами свариваемого материала и закрепляет их друг с другом.

Для того чтобы уменьшить сопротивление между электродом и свариваемым материалом, при изготовлении электродов применяются материалы с высоким уровнем электропроводимости.

Благодаря тому, что между деталями имеется определенное сопротивление, то наибольшее нагревание происходит именно в местах максимальных значений. Это приводит к образованию небольших сварочных точек. Диаметр каждой точки может варьироваться от 4 до 12 миллиметров.

Параметры

Для того, что применять контактный точечный аппарат для сварки, нужно знать основные параметры инструмента. К ним можно отнести:

• Силу тока в процессе работы. Сила тока – это главный параметр при работе. Для того чтобы определить, какой уровень тока потребуется в процессе работы, используют специальные формы, расчеты, таблицы и чертежи.
• Продолжительность импульса. Под временем сварки принято поминать импульсную продолжительность тока для одной точки. Для того чтобы правильно рассчитать время сварки обязательно нужно учитывать характеристики материала.
• Сила сжатия электродов. Данный процесс оказывает влияние на уровень деформации, распределение тепла и степень охлаждения.
• Характеристики рабочей поверхности используемых электродов. Благодаря им, происходит контакт при сварке. Различают прямые и фигурные электроды. Каждый электрод соответствует требованиям ГОСТа. Материал, из которых они изготовляются – это сплавы меди. Благодаря этому электроды способны более длительный период сохранять свои функциональные свойства.

Режимы работы

На данный момент различают два режима работы сварочного аппарата:

Исходя из этих режимов, все аппараты для сварки разделяют между собой по уровню мощности. Поэтому существует большой ассортиментный ряд, в котором представлено оборудование не только в виде мощных аппаратов, но и небольших переносных оборудований.

Устройство

Вне зависимости от модели, режима работы и рабочего напряжения, все сварочные аппараты имеют одинаковые основные части:

• Трансформатор.
• Механизм, который используется для сжатия электрода.
• Устройство, регулирующее ток.
• Система управления силой тока и длительности импульса.

У аппаратов небольшой мощности может отсутствовать система управления. Длительность импульса в таком случае регулируется вручную.

У обычных подобных сварочников возможно регулирование:

• Силы тока.
• Времени, за которое проходит ток.
• Усилия, с которым происходит сжатие электрода.

Приступая к работе, следует обязательно следить за электродами, их диаметр не должен увеличиваться. Размер должен оставаться таким же, каким и размер сварочной точки. Даже несмотря на то, что электроды изготавливаются из сплава меди и имеют высокую прочность, они все же могут изнашиваться в процессе эксплуатации, поэтому они должны заменяться по мере необходимости.

Технология работы

Для того чтобы деталь нагрелась до необходимой температуры на нее подается значительный импульс тока за короткий промежуток времени. В данном случае металл начинает плавиться, что приводит к образованию между деталями жидкого ядра. Свариваемые детали следует удерживать до тех пор, пока расплавленный металл не остынет.

Давление на детали требуется для того, чтобы в процессе плавления металла образовывался уплотняющий пояс, которые не позволяет вытекать расплавленному металлу за пределы места сварки. Для того чтобы детали соединились надежно, следует обработать планируемое место сварки, это позволяет удалить коррозию и оксидную пленку.

При необходимости можно использовать представленные видео и фото материалы, на которых можно подробно увидеть процесс сварки.

Сваривание непрерывным оплавлением

Для использования данного метода требуется закреплять свариваемые детали в зажимы сварочного аппарата и только после этого его можно включать. После того как электросварка включена, осуществляется процесс плавления торцов деталей.

После осадки  металла на требуемую величину аппарат следует выключить. Данный метод используется для того, чтобы соединить между собой листы металла, труб. К преимуществам относится высокий уровень производительности.

Основной недостаток в том, что можно потерять металл из-за его разбрызгивания.

Сваривание прерывистым оплавлением

Данный способ выполняется с переменой плотного и неплотного соединения деталей в процессе работы. В процессе зажима деталей происходит периодическое замыкание электрической цепи. Нагрев деталей будет осуществляться до тех пор, пока температура не достигнет 900 градусов. После нагрева осуществляется оплавление и осадка деталей.

Сваривание сопротивлением

При использовании данного способа детали следует соединить, после чего они сдавливаются и подается ток. После того как детали достигнут требуемой температуры, трансформатор выключается. Применяя этот метод нужно следить за температурой нагревания. Для работы поверхность должна быть обязательно чистой.

Основные этапы работы при точечной сварке

Рассмотрим основные этапы в процессе работы:

• Обязательно нужно подготовить для сварки кромки свариваемого материала.
• Детали нужно совмещать в нужном положении и помещать их между электродами.
• Осуществлять нагрев материала до тех пор, пока он не станет пластичным.
• Завершает этапы работы процесс деформирования.

Для того чтобы подготовить кромки материала к сварочным работам, требуется произвести зачистку до образования металлического блеска и обезжирить поверхность. Во время сварки детали обязательно должны прилегать плотно друг к другу.

Преимущества

Используя в работе сварочный аппарат, нужно знать не только общие сведения – что это такое, как осуществляется процесс работы, но и понимать все недостатки и преимущества работы.

К основным преимуществам можно отнести:

• Возможность соединять между собой самые тонкие детали, изготовленные из разных металлов. В таких случаях оборудование для точечной сварки считается незаменимой вещью.
• Соединяя детали, можно быть уверенным в прочности соединения. К тому же внешний вид места соединения остается привлекательным. Используя данный аппарат, стоит знать, что место сварки не изменит своего вида и не подвергается старению.
• Высокий уровень производительности.
• Электроды расходуются экономно, что позволяет сократить размер средств на их покупку и замену.
• Данным аппаратом может пользоваться любой человек, даже если он не имеет квалификации в данной области. Если нет опыта работы в использовании сварочного аппарата, то лучше всего, если перед началом работы будут просмотрены информационные материалы, которые помогут разобраться, как следует обращаться с аппаратом и производить процесс соединения деталей.

На данный момент все больше набирают популярность автоматизированные аппараты. Благодаря этому, можно значительно сократить время работы, увеличить продуктивность и снизить себестоимость аппарата.

Дефекты при работе

Все дефекты условно разделяются на видимые и невидимые. Рассмотрим видимые дефекты при точечной сварке:

• Появление трещин.
• Прожиг материала.
• Образование разрывов.
• Потемнение поверхности точек.
• Образование вмятин.
• Непропорциональная форма сварных точек.

Обратим внимание на невидимые дефекты:

• Не проварены места соединений.
• Появляются внутренние повреждения – трещины.

Дефекты способны образовываться при неправильном выборе технологии сварочных работ, ошибочной обработке поверхности детали перед началом работы, в процессе работы электроды недостаточно сильно охладились, произошел износ электрода. Внешние дефекты можно выявить сразу же в процессе работы. Для выявления же внутренних нужно использовать специальные методы и оборудование, которые применяют на производстве.

Техника безопасности

При использовании любого оборудования стоит соблюдать технику безопасности. Обязательно необходимо следующее:

• Средства защиты. Чтобы избежать поражения тока, нужно обязательно заземлять все детали, которые изначально этого требуют. Чтобы обезопасить себя от возможных ожогов, нужно использовать защитную одежду, а также средства защиты органов дыхания и глаз.
• Безопасность аппарата. Устройство должно быть в исправном состоянии в процессе работы.Все эти меры должны обязательно соблюдаться в целях защиты себя от возможных повреждений.

Скачать ГОСТ

Контактная сварка своими руками

Содержание:

У многих домашних мастеров возникают проблемы с проведением сварочных работ. Основной причиной является отсутствие практических навыков работы со сваркой, а также отсутствие сварочного аппарата.

Наилучшим выходом из положения может стать контактная сварка своими руками, которую вполне возможно изготовить и освоить самостоятельно, без каких-либо особых теоретических знаний и навыков.

С помощью контактной сварки можно соединять между собой стальные трубы, медные и алюминиевые провода, а также другие элементы и конструкции.

Самодельная точечная контактная сварка

Прежде чем приступать к непосредственному изготовлению аппарата, необходимо заранее уточнить, как можно самому сконструировать и собрать контактную сварку. Такая сварка может применяться не только в домашних условиях, но и в небольших мастерских.

Принцип действия устройства довольно простой. При использовании контактной сварки создаются сварные соединения деталей. Соприкасающиеся элементы в точке касания нагреваются электрическим током, проходящим через них. Одновременно к зоне соединения прикладывается сжимающее усилие.

Параметры контактной сварки зависят от теплопроводности материала, размеров деталей, мощности сварочного оборудования. Напряжение в силовой сварочной цепи должно быть низким – от 1 до 10 вольт, время сварки составляет от 0,01 до 3-4 секунд. Работы проводятся при высоком токе сварочного импульса – от 1000А и более.

Зона расплавления металла должна быть очень маленькой, а сжимающее усилие в точке сварки достигать значения 10-100 кг.

Соблюдение установленных параметров и технических условий является залогом высокого качества сварных соединений. Наиболее простой конструкцией считается сварочный аппарат с переменным сварочным током, сила которого не регулируется.

В основе управления соединением деталей лежит изменяющаяся продолжительность поступающего электрического импульса.

Для этой цели можно использовать простейшее реле времени, или вообще обойтись без него, регулируя подачу обычным выключателем.

В целом изготовить самому контактную точечную сварку достаточно легко. Основной узел – трансформатор – можно взять от старой микроволновой печи, телевизора, инвертора и других устройств. У выбранного трансформатора обмотки перематываются под необходимое рабочее напряжение и выходной сварочный ток.

Все виды электрических соединений должны выполняться качественно и обеспечивать хороший контакт. Используемые провода должны иметь сечение, соответствующее протекающему по ним току.

Особое внимание следует обратить на силовую часть, расположенную между электродами клещей и трансформатором.

В случае плохого контакта в этих местах возможны большие потери энергии, а также возникновение неисправностей, вплоть до искрения.

Аппарат контактной сварки своими руками

Большинство сварочных операций, выполняемых в домашних условиях, предполагают работу с листовым металлом, толщиной не более 1 мм. Диаметр прутков и проволоки не превышает 4 мм.

Поэтому контактная сварка своими руками, схема которой будет рассмотрена ниже, должна быть рассчитана именно на эти параметры. Сварочные аппараты работают от сети переменного тока, напряжением 220 вольт, частотой 50 Гц.

Выходное напряжение, образующееся на концах контактно-сварочного механизма, составляет 4-7 вольт. Максимальное значение импульсного сварочного тока – до 1500 ампер.

На принципиальной электрической схеме представлены основные части устройства. В состав аппарата входит силовая часть, цепь управления и автоматический выключатель (АВ1), с помощью которого включается питание и обеспечивается защита при аварийных ситуациях.

Все элементы схемы представлены на рисунке 1. Сюда же входит сварочный трансформатор Т2 включенный в цепь с бесконтактным тиристорным однофазным пускателем МТТ4К. С помощью этого пускателя первичная обмотка трансформатора подключается к питающей цепи.

Схема обмоток сварки с указанием количества витков отображается на рисунке 2.

В первичной обмотке имеется шесть выводов, которые можно переключать и регулировать выходной сварочный ток во вторичной обмотке ступенчатым способом.

Самый первый вывод всегда подключен к сети, а остальные пять применяются для регулировочных процессов. После выбора нужного режима, к сети подключается только один из них.

Пускатель МТТ4К изображен отдельно на рисунке 3. Данный модуль выполнен в виде тиристорного ключа. Когда его контакты № 4 и 5 замыкаются, происходит коммутация нагрузки через контакты № 1 и 3, включаемые в разрыв цепи первичной обмотки трансформатора Т2. Максимальная нагрузка пускателя, на которую он рассчитан, составляет 800 вольт, а сила тока – до 80 ампер.

В состав схемы управления входит блок питания, сама цепь управления и реле К1. Для блока питания может применяться любой трансформатор с мощностью не выше 20 ватт.

Он работает от сети 220В и выдает на вторичной обмотке значение напряжения от 20 до 25В. Функцию выпрямителя выполняет диодный мост, например, КЦ402 или другой элемент с такими же параметрами.

Для создания выпрямителя можно использовать и отдельные диоды.

С помощью реле К1 выполняется замыкание контактов № 4 и 5 в ключе МТТ4К во время подачи напряжения от управляющей цепи на обмотку его катушки. Поскольку коммутируемый ток, протекающий через контакты ключа № 4 и 5, довольно слабый, не более 100 мА, то вместо реле К1 можно воспользоваться любым слаботочным реле, которое срабатывает при напряжении 15-20В.

Устройство и работа цепи управления

В сварочном аппарате цепь управления служит своеобразным реле времени.

При включении К1 на заданный временной промежуток, задается, таким образом, время, в течение которого электрический импульс будет воздействовать на свариваемые детали.

В состав цепи управления входят электролитические конденсаторы С1-С6, с напряжением заряда не менее 50 вольт, переключатели П2К с независимой фиксацией, а также кнопки КН1 и два резистора R1 и R2.

Емкость конденсаторов составляет: для С1 и С2 – 47 мкФ, С3 и С4 – 100 мкФ, С5 и С6 – 470 мкФ. Контакты кнопки КН1 должны быть: один – нормально-замкнутый, другой – нормально-разомкнутый.

Когда включается автоматический выключатель АВ1 начинается зарядка конденсаторов, подключенных через П2К к блоку питания и цепи управления.

С помощью резистора R1 выполняется ограничение начального зарядного тока, в связи с чем срок эксплуатации емкостей существенно увеличивается.

Зарядный ток в этот момент протекает через нормально-замкнутый контакт кнопки КН1.

После нажатия на эту кнопку, происходит размыкание нормально-замкнутой контактной группы, после чего цепь управления отключается от блока питания.

Далее замыкается нормально-разомкнутая контактная группа, в результате чего заряженные емкости подключаются к реле К1. В этот момент происходит разрядка конденсаторов и под действием тока срабатывает подключенное реле.

Поскольку нормально-замкнутые контакты находятся в разомкнутом состоянии, реле не может быть запитано напрямую от блока питания. От времени разряда конденсаторов зависит продолжительность замкнутого состояния контактов 4 и 5 в ключе МТТ4К и, соответственно, продолжительность сварочного импульса.

После полной разрядки конденсаторов реле К1 отключается, и сварочный процесс прекращается. Для подготовки сварки к следующему циклу, кнопку КН1 нужно отпустить.

Сама разрядка конденсаторов осуществляется через переменный резистор R2, с помощью которого более точно регулируется продолжительность сварочного импульса.

Трансформатор для контактной сварки своими руками

Основной силовой частью контактной сварки является трансформатор. За основу берется готовое трансформаторное устройство, используемое в различных приборах и оборудовании и рассчитанное на 2,5 А. Старая обмотка удаляется, а на торцах магнитопровода устанавливаются кольца, материалом для которых служит тонкий электрокартон.

Готовые кольца подгибаются по границам внутренней и внешней кромки, после чего поверх колец магнитопровод обматывается лакотканью в три слоя и более.

Первичная обмотка изготавливается из проводов, диаметром 1,5 мм. Лучше всего использовать провода с тканевой изоляцией, чтобы обмотка более качественно пропиталась лаком.

Для вторичной обмотки потребуется многожильный провод диаметром 20 мм в кремнийорганической изоляции.

Количество витков рассчитывается в зависимости от запланированной мощности сварочного аппарата. Первичная обмотка делается с промежуточными выводами, а после наматывания пропитывается лаком. Поверх нее наматывается один слой хлопчатобумажной ленты, который также пропитывается лаком. После этого сверху укладывается вторичная обмотка, для пропитки которой также потребуется лак.

Изготовление и установка клещей

В большинстве случаев ручная контактная сварка оснащается специальными клещами. Они могут монтироваться стационарно, непосредственно в корпус устройства или делаться выносными, аналогично конструкции ножниц.

Первый вариант обеспечивает более надежную изоляцию, хороший контакт во всей цепи, от трансформатора до самих электродов. Стационарные клещи изготавливаются и подключаются к аппарату значительно проще, чем выносные.

Однако без увеличения длины подвижного рычага прижимное усилие будет незначительным. Длинные ручки существенно легче сделать на выносной конструкции.

Кроме того, выносные клещи более удобные, поскольку ими можно работать на определенном расстоянии от сварки. Усилие таких клещей развивается в соответствии с длиной ручек.

Особое внимание следует обратить на качество изоляции в точке подвижного соединения. Обычно для этих целей используются текстолитовые втулки и шайбы.

При изготовлении клещей необходимо заранее рассчитать вылет их электродов. Этот вылет является расстоянием от корпуса аппарата или точки подвижного соединения до электродов.

От него полностью зависит основная техническая характеристика, которой будет обладать самодельная контактная сварка: максимальное расстояние от кромки металлического листа до места сваривания. Для изготовления электродов клещей используется медь в прутках или бериллиевая бронза.

Многие мастера пользуются жалами от мощных паяльников. Так или иначе, диаметр электродов не должен быть меньше чем у проводов, подводящим ток.