Контактная сварка - это группа сварочных процессов, при которых соединение происходит за счет тепла, полученного от электрического сопротивления свариваемых деталей при прохождении через них электрического тока, и приложенного давления. Существует как минимум семь важных процессов контактной сварки.

К ним относятся: сварка оплавлением, высокочастотная контактная сварка, ударная сварка, рельефная сварка, шовная контактная сварка, точечная контактная сварка и стыковая сварка. Хотя эти процессы имеют много общего, они достаточно отличаются друг от друга.

Точечная контактная сварка (RSW)

Точечная контактная сварка - это процесс, который создает соединение на контактирующих поверхностях в одной точке за счет тепла, полученного от сопротивления электрическому току через детали, удерживаемые вместе под давлением электродов.

Размер и форма отдельных сварных соединений ограничиваются главным образом размером и контуром электродов. Оборудование для точечной сварки может быть относительно простым и недорогим, но существуют и чрезвычайно большие машины для многоточечной сварки. Стационарные машины для одноточечной сварки бывают двух основных типов: рычажного типа и прессового типа.

Машины рычажного типа имеют поворотный верхний электродный рычаг, который приводится в действие пневматической силой или физической силой оператора. Они могут использоваться для широкого спектра работ, но ограничены мощностью 50 кВА и используются для более тонких материалов. Для больших машин, обычно свыше 50 кВА, используется машина прессового типа. В этих машинах верхний электрод движется по направляющим. Давление и движение на верхнем электроде обеспечиваются гидравлическим или пневматическим давлением, или электроприводом.

Для высокопроизводительного производства, например, в автомобильной промышленности, используются машины для многоточечной сварки. Они выполнены в форме пресса, на котором установлены отдельные сварочные головки с электродными наконечниками. Сварные швы выполняются в последовательном порядке, чтобы не все электроды проводили ток одновременно.

Рельефная сварка (RPW)

Рельефная сварка - это процесс контактной сварки, который создает соединение металлов за счет тепла, полученного от сопротивления электрическому току через детали, удерживаемые вместе под давлением электродов.

Сварные швы локализуются в заранее определенных точках с помощью выступов, рельефов или пересечений. Локализация нагрева достигается с помощью выступа или рельефа на одной или обеих свариваемых деталях. Существует несколько типов выступов:

  • Кнопочный или купольный тип, обычно круглый
  • Продольные выступы
  • Кольцевые выступы
  • Плечевые выступы
  • Сварка перекрестной проволоки
  • Радиусные выступы

Главным преимуществом рельефной сварки является увеличение срока службы электродов благодаря использованию больших контактных поверхностей. Очень распространенным применением рельефной сварки является использование специальных гаек, которые имеют выступы на части детали, привариваемой к сборке.

Шовная контактная сварка (RSEW)

Шовная контактная сварка - это процесс, который создает соединение на контактирующих поверхностях за счет тепла, полученного от сопротивления электрическому току через детали, удерживаемые вместе под давлением электродов.

Полученный сварной шов представляет собой серию перекрывающихся точечных сварных соединений, последовательно выполняемых вдоль шва вращающимися электродами. Когда точки не перекрываются достаточно для создания газонепроницаемых швов, это называется роликовой точечной сваркой. Этот процесс отличается от точечной сварки тем, что электроды являются колесами. Оба электродных колеса - верхнее и нижнее - приводятся в движение. Давление прикладывается так же, как в сварочной машине прессового типа.

При шовной сварке требуется довольно сложная система управления. Это включает скорость перемещения, а также последовательность протекания тока для обеспечения перекрытия сварных точек. Скорость сварки, количество точек на дюйм и временные параметры взаимозависимы. Режимы сварки определяют давление, ток, скорость и размер электродных колес.

Этот процесс довольно распространен для выполнения фланцевых сварных соединений, для создания водонепроницаемых соединений для резервуаров и т.д. Другой разновидностью является так называемая сварка с осадкой, где перекрытие достаточно узкое, а электродное колесо по крайней мере вдвое шире, чем при стандартной шовной сварке. Давление увеличивается примерно в 300 раз по сравнению с нормальным. Конечная толщина шва с осадкой лишь на 25% больше толщины исходного листа.

Сварка оплавлением (FW)

Сварка оплавлением - это процесс контактной сварки, который создает соединение одновременно по всей площади контактирующих поверхностей за счет тепла, полученного от сопротивления электрическому току между двумя поверхностями, и приложения давления после завершения нагрева.

Процесс оплавления и осадки сопровождается выбросом металла из зоны соединения. Во время сварки возникает интенсивная дуга оплавления и нагрев металла на контактирующих поверхностях. После определенного времени две детали принудительно соединяются, и происходит сварка на границе контакта.

Стыковая сварка (UW)

Стыковая сварка - это процесс контактной сварки, который создает соединение одновременно по всей площади контактирующих поверхностей или последовательно вдоль шва за счет тепла, полученного от сопротивления электрическому току через зону контакта этих поверхностей.

Давление прикладывается до начала нагрева и поддерживается в течение всего периода нагрева. Оборудование для стыковой сварки очень похоже на то, что используется для сварки оплавлением. Его можно использовать только если свариваемые детали имеют одинаковое поперечное сечение. Контактирующие поверхности должны быть очень тщательно подготовлены для обеспечения надлежащего нагрева.

Ударная сварка (PEW)

Ударная сварка - это процесс контактной сварки, который создает соединение контактирующих элементов с помощью тепла от дуги, образованной быстрым разрядом электрической энергии.

Давление прикладывается прогрессивно во время или сразу после электрического разряда. Этот процесс довольно похож на сварку оплавлением и стыковую сварку, но ограничен деталями одинаковой геометрии и поперечного сечения. Преимуществом процесса является чрезвычайно малая глубина нагрева и очень короткий цикл. Используется только для деталей с относительно малой площадью поперечного сечения.

Высокочастотная контактная сварка (HFRW)

Высокочастотная контактная сварка - это процесс, который создает соединение металлов с помощью тепла, генерируемого от сопротивления деталей переменному току высокой частоты в диапазоне от 10 000 до 500 000 герц, и быстрого приложения усилия осадки после завершения нагрева. Путь тока в детали контролируется эффектом близости.

Этот процесс идеально подходит для изготовления труб, трубок и структурных профилей. Он используется для других изделий, изготавливаемых из непрерывных полос материала. В этом процессе высокочастотный сварочный ток подается в металл на свариваемых поверхностях, но до их контакта друг с другом.

Ток подается с помощью скользящих контактов по краю соединения. Высокочастотный сварочный ток течет вдоль одного края шва до точки сварки между прижимными роликами и обратно вдоль противоположного края к другому скользящему контакту.

Ток имеет настолько высокую частоту, что течет вдоль поверхности металла на глубину нескольких тысячных дюйма. Каждый край соединения является проводником тока, а нагрев концентрируется на поверхности этих краев. В зоне между закрывающимися роликами материал находится при температуре пластичности, и под действием давления происходит соединение.