Контактная_сварка_техническая_версия

1.

Контактная
сварка
Сварка сопротивлением: когда
электрическая энергия превращается в
тепло прямо в зоне соединения.
Q = I² · R · t
тепловой эффект сварочного тока
В точечной сварке детали сжимаются медными
электродами. Ток проходит через пакет листов, а в
зоне контакта формируется сварное ядро.
Промышленная роботизированная точечная сварка кузова
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Фото: BMW Werk Leipzig / Wikimedia Commons; CC BY-SA 2.0 DE

2.

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ
История: от лабораторного опыта к поточной линии
02
1856
1877
1886
XX век
Уильям Томсон
(Кельвин)
Элиу Томсон
патент Томсона
серийное
производство
первые работы по
стыковой сварке
сопротивлением
развитие сварки за
счёт нагрева током
и давления
оформление и
совершенствовани
е электрической
сварки
сварочные
машины переходят
в автомобильные и
машиностроительн
ые линии
Машина для стыковой сварки Элиу Томсона, 1890
Производственные установки Convair, 1962
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Источники изображений: Wikimedia Commons; San Diego Air & Space Museum Archives

3.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Как устроен процесс и сварочное оборудование
03
Состав оборудования
• сварочный трансформатор / инвертор
• контроллер и таймер сварочного цикла
• электроды и сварочные клещи
• пневмо- или сервопривод усилия
• водяное охлаждение электродов
На схеме видны электроды, детали, токовая цепь и зона формирования
сварного ядра.
1
SQUEEZE
2
WELD
3
HOLD
сжатие → импульс тока → выдержка под давлением
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Схема: Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

4.

КЛАССИФИКАЦИЯ
Основные разновидности контактной сварки
04
01
ТОЧЕЧНАЯ
Электроды сжимают листы в одной зоне. Между поверхностями
деталей формируется отдельная сварная точка.
Кузова, листовые конструкции
02
РЕЛЬЕФНАЯ
Тепло локализуется в заранее выполненном выступе (рельефе). За
один цикл можно получить несколько соединений.
Гайки, крепёж, арматура
03
ШОВНАЯ
Вместо стержневых электродов работают вращающиеся ролики.
Сварные участки перекрываются, образуя ряд или герметичный шов.
04
СТЫКОВАЯ
Две детали соединяются торцами. К разновидностям относятся
контактно-стыковая и оплавлением — в зависимости от режима
процесса.
Ёмкости, баки, трубы
Проволока, прутки, трубы, рельсы
Принцип рельефной сварки
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Схема рельефов: Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

5.

РЕЖИМЫ И ПАРАМЕТРЫ
Что различается на практике
05
Качество контактного соединения определяется не только видом сварки.
Решающим становится режим, то есть сочетание тока, времени, усилия и
состояния электродов.
Параметр
Что меняется
Чем управляет
Что происходит при неверной настройке
Сварочный ток
I, кА
тепловложение
недовар / чрезмерный нагрев, выплеск
Время импульса
t, мс
размер сварного ядра
малое ядро / перегрев
Усилие электродов
F, Н
контакт и плотность тока
неустойчивый контакт / чрезмерная деформация
Состояние электродов
геометрия, износ
площадь контакта
изменение сопротивления и диаметра ядра
Сварка = управляемая
тепловая нагрузка
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Справочно: параметры RSW — ток, время, сила электродов; принцип I²Rt

6.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Где контактная сварка действительно нужна
06
Автопром
соединение листов кузова и силовых
элементов
Бытовая
техника
корпуса и внутренние листовые узлы
Электроника итонкие токоведущие элементы и
контактные выводы
АКБ
Трубные
изделия
продольные швы тонкостенных
заготовок
серийное соединение мелких и
Машиностроен
средних деталей
ие
Автомобилестроение: множество повторяющихся точек в коротком цикле
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Фото: BMW Werk Leipzig / Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0 DE

7.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
Плюсы, ограничения и контроль качества
07
ПОЧЕМУ ЕЁ ЛЮБИТ ПРОИЗВОДСТВО
• короткий цикл и высокая производительность
• легко встроить в автоматическую линию
• повторяемость при стабильном режиме
• обычно не нужен присадочный материал
ГДЕ ВОЗНИКАЮТ ПРОБЛЕМЫ
• недостаточный размер сварного ядра
• выплеск металла при избытке энергии
• вмятина и перегрев при неверном усилии
• износ электродов меняет режим
КОНТАКТНАЯ СВАРКА
Современная
линия
контроллер отслеживает ток и время;
сервопривод управляет усилием; робот задаёт
траекторию.
Фото: Mukszwei / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0