Контактне зварювання - це група процесів зварювання, при яких з'єднання відбувається за рахунок тепла, отриманого від електричного опору деталей, що зварюються, при проходженні через них електричного струму, та прикладеного тиску. Існує щонайменше сім важливих процесів контактного зварювання.

До них відносяться: зварювання оплавленням, високочастотне контактне зварювання, ударне зварювання, рельєфне зварювання, шовне контактне зварювання, точкове контактне зварювання та стикове зварювання. Хоча ці процеси мають багато спільного, вони достатньо відрізняються один від одного.

Точкове контактне зварювання (RSW)

Точкове контактне зварювання - це процес, який створює з'єднання на контактуючих поверхнях в одній точці за рахунок тепла, отриманого від опору електричному струму через деталі, що утримуються разом під тиском електродів.

Розмір та форма окремих зварних з'єднань обмежуються головним чином розміром та контуром електродів. Обладнання для точкового зварювання може бути відносно простим і недорогим, але існують і надзвичайно великі машини для багатоточкового зварювання. Стаціонарні машини для одноточкового зварювання бувають двох основних типів: важільного типу та пресового типу.

Машини важільного типу мають поворотний верхній електродний важіль, який приводиться в дію пневматичною силою або фізичною силою оператора. Вони можуть використовуватися для широкого спектру робіт, але обмежені потужністю 50 кВА і використовуються для тонших матеріалів. Для більших машин, зазвичай понад 50 кВА, використовується машина пресового типу. У цих машинах верхній електрод рухається по направляючих. Тиск і рух на верхньому електроді забезпечуються гідравлічним або пневматичним тиском, або електроприводом.

Для високопродуктивного виробництва, наприклад, в автомобільній промисловості, використовуються машини для багатоточкового зварювання. Вони виконані у формі преса, на якому встановлені окремі зварювальні головки з електродними наконечниками. Зварні шви виконуються в послідовному порядку, щоб не всі електроди проводили струм одночасно.

Рельєфне зварювання (RPW)

Рельєфне зварювання - це процес контактного зварювання, який створює з'єднання металів за рахунок тепла, отриманого від опору електричному струму через деталі, що утримуються разом під тиском електродів.

Зварні шви локалізуються у заздалегідь визначених точках за допомогою виступів, рельєфів або перетинів. Локалізація нагріву досягається за допомогою виступу або рельєфу на одній або обох деталях, що зварюються. Існує кілька типів виступів:

  • Кнопковий або купольний тип, зазвичай круглий
  • Подовжені виступи
  • Кільцеві виступи
  • Плечові виступи
  • Зварювання перехресного дроту
  • Радіусні виступи

Головною перевагою рельєфного зварювання є збільшення терміну служби електродів завдяки використанню більших контактних поверхонь. Дуже поширеним застосуванням рельєфного зварювання є використання спеціальних гайок, які мають виступи на частині деталі, що приварюється до збірки.

Шовне контактне зварювання (RSEW)

Шовне контактне зварювання - це процес, який створює з'єднання на контактуючих поверхнях за рахунок тепла, отриманого від опору електричному струму через деталі, що утримуються разом під тиском електродів.

Отриманий зварний шов являє собою серію перекриваючих точкових зварних з'єднань, що послідовно виконуються вздовж шва обертовими електродами. Коли точки не перекриваються достатньо для створення газонепроникних швів, це називається роликовим точковим зварюванням. Цей процес відрізняється від точкового зварювання тим, що електроди є колесами. Обидва електродні колеса - верхнє і нижнє - приводяться в рух. Тиск прикладається так само, як у зварювальній машині пресового типу.

При шовному зварюванні потрібна досить складна система керування. Це включає швидкість переміщення, а також послідовність протікання струму для забезпечення перекриття зварних точок. Швидкість зварювання, кількість точок на дюйм та часові параметри взаємозалежні. Режими зварювання визначають тиск, струм, швидкість та розмір електродних коліс.

Цей процес досить поширений для виконання фланцевих зварних з'єднань, для створення водонепроникних з'єднань для резервуарів тощо. Іншим різновидом є так зване зварювання з осадженням, де перекриття досить вузьке, а електродне колесо щонайменше вдвічі ширше, ніж при стандартному шовному зварюванні. Тиск збільшується приблизно в 300 разів порівняно з нормальним. Кінцева товщина шва з осадженням лише на 25% більша за товщину початкового листа.

Зварювання оплавленням (FW)

Зварювання оплавленням - це процес контактного зварювання, який створює з'єднання одночасно по всій площі контактуючих поверхонь за рахунок тепла, отриманого від опору електричному струму між двома поверхнями, та прикладення тиску після завершення нагрівання.

Процес оплавлення та осадження супроводжується викидом металу із зони з'єднання. Під час зварювання виникає інтенсивна дуга оплавлення та нагрівання металу на поверхнях, що контактують. Після визначеного часу дві деталі примусово з'єднуються, і відбувається зварювання на межі контакту.

Стикове зварювання (UW)

Стикове зварювання - це процес контактного зварювання, який створює з'єднання одночасно по всій площі контактуючих поверхонь або послідовно вздовж шва за рахунок тепла, отриманого від опору електричному струму через зону контакту цих поверхонь.

Тиск прикладається до початку нагрівання і підтримується протягом усього періоду нагрівання. Обладнання для стикового зварювання дуже схоже на те, що використовується для зварювання оплавленням. Його можна використовувати тільки якщо деталі, що зварюються, мають однаковий поперечний переріз. Контактуючі поверхні повинні бути дуже ретельно підготовлені для забезпечення належного нагрівання.

Ударне зварювання (PEW)

Ударне зварювання - це процес контактного зварювання, який створює з'єднання контактуючих елементів за допомогою тепла від дуги, утвореної швидким розрядом електричної енергії.

Тиск прикладається прогресивно під час або відразу після електричного розряду. Цей процес досить схожий на зварювання оплавленням та стикове зварювання, але обмежений деталями однакової геометрії та поперечного перерізу. Перевагою процесу є надзвичайно мала глибина нагріву та дуже короткий цикл. Використовується тільки для деталей з відносно малою площею поперечного перерізу.

Високочастотне контактне зварювання (HFRW)

Високочастотне контактне зварювання - це процес, який створює з'єднання металів за допомогою тепла, що генерується від опору деталей змінному струму високої частоти в діапазоні від 10 000 до 500 000 герц, та швидкого прикладення зусилля осадження після завершення нагрівання. Шлях струму в деталі контролюється ефектом близькості.

Цей процес ідеально підходить для виготовлення труб, трубок та структурних профілів. Він використовується для інших виробів, що виготовляються з безперервних смуг матеріалу. У цьому процесі високочастотний зварювальний струм подається в метал на поверхнях, що зварюються, але до їх контакту один з одним.

Струм подається за допомогою ковзних контактів по краю з'єднання. Високочастотний зварювальний струм тече вздовж одного краю шва до точки зварювання між притискними роликами і назад вздовж протилежного краю до іншого ковзного контакту.

Струм має настільки високу частоту, що тече вздовж поверхні металу на глибину кількох тисячних дюйма. Кожен край з'єднання є провідником струму, а нагрівання концентрується на поверхні цих країв. У зоні між роликами, що закриваються, матеріал знаходиться при температурі пластичності, і під дією тиску відбувається з'єднання.