Евгений Кочунов - Контактная точечная сварка. Сущность. Основные данные. Учебное пособие

Контактная точечная сварка

Контактная сварка известна со второй половины прошлого века. В 1856 г. известный английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) впервые предложил и применил стыковую сварку. В 1877 г. Э. Томсон (США) запатентовал стыковую сварку сопротивлением. Несколько позже, в 1888 г., русский изобретатель H. Н. Бенардос запатентовал точечную и шовную сварку (по некоторым источникам – в том же 1877 г.). Стыковая сварка оплавлением была разработана в 1903 г. Широкое использование контактной сварки в нашей стране началось в 30-х годах XX в. после создания индустриальной базы.

Контактная сварка используется преимущественно в промышленном массовом или серийном производстве однотипных изделий. Область применения контактной сварки чрезвычайно широка – от крупногабаритных строительных конструкций, космических аппаратов до миниатюрных полупроводниковых устройств и пленочных микросхем.

Контактной сваркой можно успешно соединять практически все известные конструкционные материалы – низкоуглеродистые и легированные стали, жаропрочные и коррозионно-стойкие сплавы, сплавы на основе алюминия, магния и титана и др.

Точечная сварка – наиболее распространенный способ, на долю которого приходится около 70% всех соединений, выполняемых контактной сваркой. Этот способ сварки широко используют в автомобиле- и вагоностроении, авиастроении, строительстве, радиоэлектронике и т. д. Например, в конструкциях современных авиалайнеров насчитывается несколько миллионов сварных точек, автомобилей – до 5000—7000, пассажирских железнодорожных вагонов – порядка 30000 точек. Диапазон свариваемых толщин – от нескольких микрометров до 30 мм.

Стыковая сварка, преимущественно сварка оплавлением, составляет более 10% от общего объема применения контактной сварки.

Стыковую сварку сопротивлением применяют в основном при соединении проволоки, стержней и труб из углеродистой и легированной стали относительно малых компактных сечений. В связи с тем, что не всегда удается обеспечить соединение высокого качества, этот способ используют ограниченно.

Более широкое применение нашла стыковая сварка оплавлением, ее успешно используют при соединении трубопроводов, железнодорожных рельсов (бесстыковые пути) в стационарных и полевых условиях, длинномерных заготовок из различных конструкционных сталей и сплавов, цветных металлов и др.

Стыковая сварка применяется при производстве режущего инструмента. Например, рабочая (режущая) часть, выполненная из инструментальных сталей и сплавов, сваривается с хвостовой (крепежной) частью из углеродистых качественных сталей, что удешевляет инструмент и улучшает его эксплуатационные характеристики.

Шовная сварка по объему применения занимает третье место среди контактных способов (около 10%) и используется при изготовлении различных емкостей, корпусов изделий, в том числе герметичных, например топливных баков автомобилей и летательных аппаратов, емкостей для химической промышленности, различных труб, глушителей выхлопа автомобилей, бытовых моек, баков стиральных машин и шкафов холодильников, плоских отопительных радиаторов, сильфонов и других изделий, изготавливаемых из листовых заготовок. Кроме того, шовная сварка широко используется для выполнения прочноплотных швов элементов приборостроения. Плотность соединений, полученных шовной сваркой, обеспечивает высокую надежность герметичных сварных конструкций в условиях как низкого давления (высокого вакуума), так и высокого давления.

Рельефная сварка – наименее распространенный, но динамично развивающийся способ контактной сварки (объем применения около 5—7% от общего объема контактных способов). Этот способ используется для крепления кронштейнов к листовым деталям, например скобы к капоту автомобиля, петли для навески дверей к кабине, для соединения крепежных деталей – болтов, гаек и шпилек и т. д. – с несущими элементами конструкций, крепления проволоки к тонким деталям в радиоэлектронике и др. Рельефная сварка по непрерывным замкнутым контурам позволяет получать герметичные соединения, в частности в микроэлектронике – сварка крышки с основанием полупроводниковых элементов или интегральных схем.

Одновременно с пропусканием тока и некоторое время спустя после него производится сжатие деталей, в результате чего происходит взаимное проникновение и сплавление нагретых участков металла.

Контактная точечная сварка