Применение точечной сварки (SPOT)

По состоянию на сегодняшний день точечная сварка является наиболее распространенным видом контактной сварки: около половины всех сварных конструкций создано именно по этому способу. SPOT-сварка широко используется в машино- и самолетостроении, что объясняется простотой метода и универсальностью её использования. Однако, есть некоторые тонкости, которые необходимо знать, для того чтобы повысить производительность работы и качество соединяемых деталей.

Основные способы выполнения SPOT-сварки

Практически ни одна автомастерская не может обойтись без применения «спот-сварки», к примеру, в процессе ремонта кузовов автомобилей. Удачно «прихватить» детали таким образом - дело всего нескольких минут. Это весьма удобно при соединении металлических листов и корпусных деталей. Диапазон суммарной толщины свариваемых элементов при этом колеблется в диапазоне от 0,1 до 6 мм, впрочем, существуют индустриальные агрегаты, на которых возможно сваривать листы стали толщиной до 20 мм.

Есть несколько распространенных методов точечной сварки, которые в основном отличаются подведением тока к поверхности деталей. Рассмотрим это на более конкретных примерах.

Пример №1: необходимо соединить две заготовки. Никаких препятствий нет, следственно в данном случае лучше использовать знаменитый двусторонний способ точечной сварки: детали зажимаются между электродами с приложением определенного усилия, и ток подводится единовременно с 2-х сторон.

Данный метод больше всего подходит для сварки маленьких элементов конструкций, открытых соединений и узлов с отбортовкой. Его основное преимущество - высокое качество, получаемого в результате работы соединения, потому что двусторонний зажим заготовок позволяет обеспечить усилие, нужное для создания прочной сварной точки. Недостаток же заключается в том, что длина щипцов, которыми зажимаются свариваемые листы, ограничена. То есть если необходимо сваривать большие узлы, данный способ не подойдет.

Пример № 2: детали, которые необходимо закрепить, входят в состав закрытого узла, следственно нет возможности расположить электроды с 2-х сторон. В этом случае советуем воспользоваться способом односторонней точечной сварки.

Его можно применять для соединений элементов фактически всяких размеров (ограничение лишь по толщине), так как в данном случае нет зависимости от длины щипцов - электроды прикладываются к одной поверхности. В процессе сварочный ток распределяется между двумя деталями, а нагрев происходит от части тока, протекающего через нижнюю деталь. Для увеличения качества сварной точки можно применять специальную медную прокладку, которая устанавливается там, где будут располагаться электроды. Она содействует повышению параметром протекающего через деталь тока, следственно место сварки получается более крепким.

В этом случае помните, что при работе с деталями различной толщины (т.е. разница больше чем в 3 раза) ток следует подавать к более громоздкой (толстостенной) заготовке. Избегайте слишком близкого расположения электродов, потому что в этом случае существует вероятность наружного выплеска расплавленного металла.

Достоинства применения данного способа:

- повышенная эффективность,

- низкое энергопотребление (площадь сварочного контура машины маленькая),

- снижение деформации деталей из-за симметричности процесса приварки заготовок.

Единственный недостаток - не всегда можно обеспечить нужное усилие зажима, в следствие чего качество такой сварки уступает двухсторонней.

Режимы точечной сварки

Сварочные SPOT-аппараты способны работать в 2-х режимах: в «жестком» и «мягком». Первый характеризуется большим значением сварочного тока и малым периодом его пропускания, 2-й же, напротив, небольшим значением тока и продолжительным временем работы.

Основные параметры работы:

- усилие сжатия не только создает контакт между деталями, но и деформирует их для предотвращения выплеска расплавленного металла в зазор между заготовками. В первую очередь оно зависит от толщины свариваемых деталей и свойств металла, из которого они изготовлены.

- сила применяемого тока также определяется суммарной толщиной деталей и их химическим составом.

- время сварки - от него зависит размер сварного ядра в точке контакта.

- диаметр рабочей части электрода (т.е. той части, которая непринужденно контактирует с деталями).

Всегда помните о том, что даже малейшее отклонение от рекомендуемой величины хотя бы одного из параметров отрицательно отразится на качестве сварки.

Значение всех вышеперечисленных параметров зависит от толщины и материала свариваемых деталей. Рассмотрим режимы на примере деталей из низкоуглеродистой стали, потому что она является особенно распространенным материалом для производства металлопроката (листов, профилей, труб, уголков и т.д.) и крепежных изделий, а также широко используется в строительстве, при возведении различных металлоконструкций.

К примеру, для заготовок общей толщиной не более 5 мм рекомендуется цикл с одним импульсом тока и непрерывным усилием сжатия. Если значение толщины превышает 5 мм, то уже потребуется несколько импульсов.

Возможные затруднения в работе

Качество сварного соединения зависит не только применяемого способа, но и от материала, из которого выполнена заготовка.

На производственных предприятиях или заводах, где чаще всего приходится иметь дело с деталями, изготовленными из сплавов с высокой теплопроводностью (таких как медь, алюминий и т. д.), необходимо учитывать некоторые нюансы, позволяющие получить добротную сварную точку. Следует помнить, что элементы из подобного материала очень быстро отводят вложенное тепло, и для их скрепления необходимо подавать ток с весьма высокой плотностью, достигающей 120-300 А/кв.мм.

Другой трудностью является прилипание частичек алюминия к электродам и частиц меди, из которой традиционно изготовлены электроды, к алюминию в процессе работы. Для того чтобы уменьшить количество таких случаев, нужно достаточно тщательно очищать поверхности, как заготовок, так и электродов. Учтите также, что из-за более низкого электрического сопротивления точечная сварка алюминиевых сплавов осуществляется значительно проще, нежели чистого алюминия.

Для достижения наилучшего результата в работе с такими деталями необходимо определенное значение сварного тока и время сварки. В случае отклонения от требуемого значения соединение будет ненадежным и вскоре быстро «разорвется». Например, несоблюдение рекомендуемого времени сварки либо усилия сжатия электродов приведет к появлению непрочной сварной точки

Способы определения качества сварного соединения

На любом производстве непременно должна производиться проверка качества сварного соединения. Традиционно для этого берут несколько образцов и разрушают их. Если сварка была проведена добротно, то на одной детали будет большой кратер, а на 2-й останется само ядро сварной точки. Если этого не наблюдается, то это и есть «непровар», и в этом случае необходимо увеличить усилие сжатия либо же время сварки.

Основным объективным показателем, свидетельствующем о качестве соединения, является размер ядра сварной точки (площади пятна контакта). Для любого материала будет справедливо, что диаметр ядра должен равняться трем толщинам (S) более тонкой детали, при этом возможный разброс составляет 20%-80% S. Если диаметр полученного ядра поменьше указанного диапазона, то это свидетельствует о неудовлетворительном проваре, а если больший - то о выплеске расплавленного металла.