При мягком режиме производится более плавный нагрев заготовок относительно небольшим током. Продолжительность сварочного импульса составляет от десятых долей до нескольких секунд. Мягкие режимы показаны для сталей, склонных к закалке. В основном именно мягкие режимы используются для контактной точечной сварки в промышленном поточном производстве, где непрерывный процесс обусловлен массой заготовок и узлов.
Размеры и форма электродов.
С помощью электродов осуществляется непосредственный контакт сварочного аппарата с деталями, подвергаемыми сварке. Они не только подводят ток в зону сварки, но и передают сжимающее усилие и отводят тепло.
Форма, размеры и материал электродов являются важнейшими параметрами аппаратов для точечной сварки.
В зависимости от их формы электроды подразделяются на прямые и фигурные. Наиболее распространены прямые, они применяются для сварки деталей, допускающих свободный доступ электродов в свариваемую зону. Их размеры стандартизованы ГОСТ 1411190, который устанавливает такие диаметры электродных стержней: 10, 13, 16, 20, 25, 32 и 40 мм.
Существуют электроды со сферическими наконечниками, характеризуемыми соответственно значениями диаметра (d) и радиуса (R). От величины d и R зависит площадь контакта электрода с деталью, влияющая на плотность тока, давление и величину ядра. Электроды со сферической поверхностью имеют большую стойкость (способны сделать больше точек до переточки) и менее чувствительны к перекосам при установке, чем электроды с плоской поверхностью. Поэтому со сферической поверхностью рекомендуется изготовлять электроды, используемые в клещах, а также фигурные электроды, работающие с большими прогибами. При сварке легких сплавов (например, алюминия, магния) применяют только электроды со сферической поверхностью.
Использование электродов с плоской поверхностью приводит к чрезмерным вмятинам и подрезам на поверхности точек и повышенным зазорам между деталями после сварки.
Рекомендуемые размеры электродов
* в новом ГОСТе вместо диаметра 12 мм, введено 10 и 13 мм.
Посадочные части электродов (места, соединяемые с электрододержателем) должны обеспечивать надежную передачу электрического импульса и усилие прижима. Часто они выполняются в виде конуса, хотя существуют и другие виды соединений по цилиндрической поверхности или резьбе.
Очень важное значение имеет материал электродов, определяющий их электрическое сопротивление, теплопроводность, термостойкость и механическую прочность при высоких температурах. В процессе работы электроды нагреваются до больших температур. Термоциклический режим работы, совместно с механической переменной нагрузкой, вызывает повышенный износ рабочих частей электродов, результатом чего становится ухудшение качества соединений. Чтобы электроды были в состоянии противостоять тяжелым условиям работы, их делают из специальных медных сплавов, обладающих жаропрочностью и высокой электро- и теплопроводностью. Чистая медь также способна работать в качестве электродов, однако она обладает низкой стойкостью и требует частых переточек рабочей части.
Сила сварочного тока.
Сила сварочного тока (I
СВ
Сварочное ядро
Необходимо отметить, что ток, который протекает через зону сварки (I
СВ
2
ш
I
2
СВ
ш
Схема шунтирования тока через ранее сваренную точку
Для определения силы сварочного тока можно пользоваться таблицами, составленным для разных режимов сварки и различных материалов.
Режимы точечной сварки низкоуглеродистых сталей
Увеличение времени сварки позволяет сваривать токами намного меньшими, чем приведенные в таблице для промышленных аппаратов.
Время сварки.
Под временем сварки (t
СВ
При увеличении t
СВ
Одновременно с этим увеличивается и теплоотвод из зоны плавления, разогреваются детали и электроды, происходит рассеивание тепла в атмосферу. Предельные величины сварочного тока необратимо ведут к браку сварного узла. Прожёги, подрезы, выплески относятся к недопустимым дефектам и требуют замены. Поэтому увеличение t
СВ
На практике чаще всего время сварки принимают по таблицам, корректируя при необходимости принятые значения в ту или иную сторону в зависимости от полученных результатов.
Усилие сжатия.
Усилие сжатия (F
СВ
*на пластические деформации, происходящие в соединении;
*на выделение и перераспределение тепла;
*на охлаждение металла и его кристаллизацию в ядре. С увеличением F
СВ
При сварке на жестких режимах применяют более высокие значения F
СВ
Для проковки сварной точки с целью снятия напряжений и повышения плотности ядра, технология контактной точечной сварки в некоторых случаях предусматривает кратковременное увеличение силы сжатия после отключения электрического импульса или повторном сжатии малыми режимами.
Подготовка деталей к сварке
Огромнейшее значение в процессе точечной сварки имеет качество подготовки свариваемых кромок деталей в зоне контакта. Детали между собой и в месте контакта с электродами зачищают от окислов и других загрязнений.
Сами электроды или наконечники разных форм тоже необходимо выбрать нужного диаметра и формы. Немалое значение в сварке имеет и их предварительная зачистка.
В технологии контактной точечной сварки, для зачистки поверхности используют пескоструйную обработку, наждачные круги и металлические щетки, а также травление в специальных растворах.
Высокие требования предъявляются к качеству поверхности деталей из алюминиевых и магниевых сплавов. Целью подготовки поверхности под сварку является удалениеокисных плёнок, обладающих высоким сопротивлением.
Оборудование для точечной сварки
Различия между существующими видами аппаратов для точечной сварки определяются в основном родом сварочного тока и формой его импульса, которые производятся их силовыми электрическими контурами. По этим параметрам оборудование контактной точечной сварки подразделяется на следующие виды:
машины для сварки переменным током;
аппараты низкочастотной точечной сварки;
машины конденсаторного типа;
машины сварки постоянным током.
Каждый из этих типов машин имеет свои преимущества и недостатки в технологическом, техническом и экономическом аспектах. Наибольшее распространение получили машины для сварки переменным током.
Машины контактной точечной сварки переменного тока.
Принципиальная схема машин для точечной сварки переменным током представлена на рисунке ниже.
Схема аппарата точечной сварки
Напряжение, при котором осуществляется сварка, формируется из напряжения сети (220/380В) с помощью сварочного трансформатора (ТС). С помощью модуля можно не только управлять продолжительностью времени сварки, но и осуществлять регулирование формы подаваемого импульса за счет изменения угла открытия тиристоров.
Обоснованно считается, что точечную сварку низколегированных и малоуглеродистых сталей больших толщин производить именно машинами переменного тока (трансформаторами).
Конденсаторная сварка.
Сущность конденсаторной сварки заключается в том, что сначала электрическая энергия относительно медленно накапливается в конденсаторе при его зарядке, а затем очень быстро расходуется, генерируя токовый импульс большой величины. Это позволяет производить сварку, потребляя из сети меньшую мощность по сравнению с обычными аппаратами для точечной сварки.