Контактные способы сварки стыковая

Контактная стыковая сварка

[Контактная стыковая сварка] представляет собой сварочный процесс, в рамках которого отдельные детали соединяются по всей плоскости касания, причем это соединение происходит в результате нагрева.

В зависимости от требований к готовому сварному шву, площади сечения, а также конкретной марки металла, подобное воздействие выполнять можно несколькими способами, а именно оплавлением или же сопротивлением.

Соединение в процессе [контактной сварки] формируется на порядок быстрее, чем в процессе сварки плавлением. В итоге, такой процесс отличается большей производительностью, а также характеризуется меньшим короблением детали.

Контактная стыковая сварка достаточно часто используется в серийном и массовом производстве.

Это обусловлено тем, что данный процесс более легко автоматизируется, а также отлично встраивается в конвейеры (поточные).

Схема — виды контактно-стыковой сварки

Подобная сварка достаточно активно используется в авиакосмической, а также автомобильной промышленности.

Однако и в других отраслях (к примеру, данной технологией, сваривают газопроводы и нефтепроводы) этот способ нашел также широкое применение, в частности из-за того, что соединения, полученные таким образом, выгодно отличаются высокой прочностью.

Также стоит отметить и тот важный факт, что с контактной сваркой, в случае необходимости, легко справится даже неопытный сварщик, то есть качество готового соединения от квалификации работника не зависит.

Контактную сварку можно использовать для соединения между собой деталей толщиной от сотых до десятых миллиметров (и вплоть до десятков миллиметров).

Для работ сегодня обычно используются системы с повышенной частотой питающего напряжения. В итоге, это позволяет снизить габариты трансформатора.

Технология стыковой сварки

Контактная стыковая сварка арматуры и стыковая сварка полиэтиленовых труб (в общем, к какому бы конкретно изделию подобная метода не применялась) работает всего по одной и той же технологии.

О том, как в технологическом плане происходит сварка стыковых соединений – далее.

Cтыковая сварка арматуры, труб пнд и прочих материалов является, по сути, разновидностью контактной сварки, то есть в основу технологии здесь заложено тепловое воздействие тока (закон Джоуля-Ленца), а также усилие сжатия, которое прикладывается к свариваемым деталям.

Если сварка производится с нагревом стыка до пластического состояния, то она называется сваркой сопротивлением, а если до оплавления – оплавлением.

Сварка сопротивлением выполняется так: детали, которые закреплены в зажимах сварочной машины, плотно прижимаются к друг другу теми поверхностями, которые нужно присоединить.

Затем, между ними пропускается электроток. Когда поверхности приобретут пластичность, будет произведено сжатие (осадка) и одновременно отключен ток.

Дефекты стыковой сварки сопротивлением возможны в том случае, если контактирующие элементы отдельных деталей не будут, как следует подготовлены. Так, в данном случае необходимо удаление всех оксилов, неровностей, загрязнений.

Все это может провоцировать неравномерный нагрев и, следовательно, дефект.

Стыковая сварка труб пнд и других элементов должна производиться с учетом того, что чем больше сечение у свариваемых поверхностей, тем ниже качество полученного соединения.

Это можно объяснить образованием в стыке окислов. Кстати, этим же легко объясняются некоторые ограничения на применение сварки сопротивлением для соединения деталей, площадь сечения которых превышает 200 квадратных миллиметров.

Учитывая все, о чем шла речь выше, вовсе не удивительно, что подобная сварка обычно используется при необходимости соединить стержни, проволоку, трубы из низкоуглеродистой стали (небольшие сечения).

Кроме того, сварка сопротивлением неплохой результат показывает и для металлов, которые отличаются хорошей свертываемостью в пластичном состоянии.

Имеются в виду медные и алюминиевые сплавы, конструкционные стали (низколегированные, малоуглеродистые).

Сварка оплавлением

Контактная стыковая сварка оплавлением, по своей технологии от сварки сопротивлением отличается тем, что напряжение на обмотках трансформатора подается ровно до момента контактирования свариваемых между собой концов.

В процессе сближения деталей контактировать начинают отдельные микронеровности на торце.

Причем количество последних на порядок меньше, чем в том случае, когда детали предварительно сдавили. В итоге, выступы сминаются, а площадь контактирования вырастает.

При первом контакте возникает ток, который приходится на несколько микровыступов. Причем плотность тока в контакте отдельных выступов так высока, что металл греется за тысячные доли одной секунды, а потом и вовсе – закипает.

При этом жидкие перемычки контактов нарушаются микровзрывами.

Контактировать начинают все новые и новые микровыступы и, в итоге, в зоне выступов возникают пары металлов, а вернее повышенное давление таких паров, которое защищает нагретую зону сварки от воздействия атмосферы.

Схема стыковой сварки оплавлением

Когда торцы детали переходят в такое состояние, когда на их поверхностях появляется слой жидкого металла, к ним прикладывается определенное усилие.

В итоге, жидкий слой выдавливается в град и, затем, формируется действительно прочное сварное соединение.

Полученное соединение, кстати, будет отличаться минимальным количеством дефектов в виду того, что все окисные пленки и продукты разложения также оказываются выдавленными в град.

Стыковая сварка оплавлением дает более качественное соединение из-за того, что металл на поверхности торцов, который, например, может быть загрязнен, удаляется в процессе оплавления.

Так, части пластичного металла, а также жидкий слой выдавливается в процессе сварки в град, а это значит, что сварной контакт образуют «молодые», чистые поверхности.

Преимущество этого способа заключается также и в том, что здесь отсутствует необходимость обрабатывать, особым образом готовить к сварке торцы, как этого требует сварка соединением.

Кроме того, в процессе сварки деталей с различным сечением можно сделать особый скос. Таким образом, площадь изначального контакта уменьшится, а процесс оплавления будет более эффективным – по мере нагрева детали примут нормальную форму.

Отдельно стоит отметить стыковую сварку оплавлением с предварительным подогревом или же, как ее еще называют, сварку прерывистым оплавлением. Этот способ используется в том случае, когда нужно соединить между собой крупногабаритные детали – трубы, рельсы и т.д.

На начальной стадии для облегчения всего процесса используют специальный прием. Он заключается в том, что сначала детали медленно сводят до того, пока между ними не возникнет контакт, и не образуются пары металла, жидкость.

Потом детали разводят, а то тепло, которое выделяется в зоне сплавления, распространяется на иные части детали, подогревая их.

Следующий этап предусматривает опять же создание контакта между торцами, но здесь это уже происходит до тех пор, пока они не нагреются. Весь последующий процесс проходит стабильно, без перерывов.

Сварка сопротивлением

Контактная стыковая сварка сопротивлением характеризуется тем, что при ее выполнении детали изначально прижимаются губками к электродам.

Это необходимо для того, чтобы обеспечить достойный электроконтракт, а также исключить вероятность проскальзывания деталей между электродами.

Потом происходит сжимание с усилием, включают сварочный ток, который нагревает детали. Следующий этап – прикладывание осадок, уменьшение наплава, а затем вновь максимальный нагрев, в процессе которого на детали воздействуют осадки.

В тот самый момент, когда деформируемое сопротивление является самым малым, прикладывают усилие осадки и включается ток.

При всем при этом металлы, будучи нагретыми до высочайшей пластичности, выдавливаются от центра стыка к перифериям. Вместе с металлом к перифериям также выдавливается и град, остатки окисных пленок.

Этот способ сварки подходит для соединения деталей с небольшим сечением (максимум – 40 миллиметров). При этом само соединение формируется в твердой фазе в стыке без расплавления металла.

Схема сварки сопротивлением

Главная особенность всего способа заключается в том, что пластичный, разогретый до очень высокой температуры металл выдавливается в град, то есть в контакт вступают разогретые частички детали.

Недостатком этого способа является необходимость действительно тщательно готовить торцы под сварку. Кроме того, при соединении деталей с большим сечением, необходимо использование действительно огромных мощностей.

Машины и аппараты

Машина стыковой сварки, как показывает практика, используется чаще всего для соединения полиэтиленовых и иных труб, выполненных из полимерного материала.

Аппарат стыковой сварки полиэтиленовых труб свою высокую популярность приобрел из-за безопасности, надежности, возможности работы с трубами различного размера.

А еще сварка стыковых швов, таким образом, легко удовлетворит даже самые высокие запросы к качеству.

Сварочные машины для стыковой сварки труб активно используются при прокладке газо и водопроводов.

Ручная и полуавтоматическая машина стыковой контактной сварки подходит для монтажа трубопроводов среднего и низкого давления.

Источник

Стыковая сварка

Содержание:

Ни одно производство металлических конструкций не обходится без сварных технологий. При помощи них осуществляется соединение различных элементов и составляющих больших сооружений, приборов, машин и других важных изделий. На данный момент разработано множество видов сварочных процессов, которые подходят для деталей с разными размерами.

А вот стыковая сварка часто применяется для труднообрабатываемых материалов, с которыми не могут справиться другие технологии. Этот вид сварочных работ характеризуется большим количеством особенностей и характеристик, о которых стоит поговорить подробнее.

Краткая характеристика

Контактная стыковая сварка — метод сваривания металлических компонентов, основная сущность которого состоит в равномерном прогревании всей области стыка изделий. После нагревания они как модно сильнее стыкуются друг с другом, и в результате получается прочный неразъемный шов.

Сварка встык характеризуется высокой производительностью, это связано с быстрым образованием сварного соединения. При проведении процесса металл расплавляется намного быстрее и равномернее, поэтому соединение появляется достаточно быстро. При желании сварку можно сделать автоматизированной и встроить в конвейер. Поэтому этот вид сваривания часто применяют на серийном производстве, где требуется стыковое сваривание труб и других похожих изделий.

Несмотря на то, что сварные соединения образуются быстро, они получаются прочными и качественными. Они смогут прослужить долгий период в нормальном состоянии. По этой причине сварка встык металла часто применяется при изготовлении автомобилей, самолетов, нефтепроводов.

Особенности технологии

Сварка в стык считается разновидностью контактной электросварки. По этой причине технологические процессе и устройство оборудования для этих процессов сильно похожи. Но все же несколько различий имеется, но они совсем незначительные.

Сварочное оборудование, которое используется для контактной и стыковой сварки, имеет в устройстве следующие компоненты:

• силовой сварочный трансформатор с большой мощностью;
• электрод с неподвижным устройством;
• подвижный электрод;
• механический или электромеханический привод, который предназначен для подвижного электрода;
• система управления рабочим процессом.

Стоит отметить! Если для сваривания применяется оборудование с ручным управлением, то оператор должен постоянно производить визуальный контроль процесса. Это может негативно отразиться на качестве сварного соединения. А вот автоматизированные аппараты управляют операциями на всех стадиях вплоть до удаления нагревательного элемента.

Технология стыковой сварки производится в несколько этапов:

1. На начальном этапе работ свариваемые изделия закрепляются специальными зажимами. Они также применяются в качестве электродов. Сварочное оборудование устроено с учетом того, что размер площади контакта в таких зажимах должен быть большим в отличие от свариваемой поверхности торцов. По этой причине зажимы должны соответствовать форме поверхности свариваемых изделий.
2. Затем подвижный механизм с повышенным усилием при помощи электромеханического привода прижимает край стыка свариваемого элемента к стыку изделия, которое закреплено в зажиме в неподвижном состоянии.
3. Как только все изделия будут прочно зафиксированы и прижаты, производится включение сварочного трансформатора, это делается на 2-3 секунды. Этого времени будет достаточно для того, чтобы через электроды и свариваемое изделие прошел электроток с большой силой. Именно он выделяет повышенный объем теплоты в области наименьшего контакта, а именно на стыке свариваемых изделий.

Виды стыковой сварки

Сварка пластин и других металлических изделий встык может проводиться несколькими способами — оплавлением и сопротивлением. Каждый метод имеет характерные особенности и нюансы, которые обязательно нужно соблюдать при проведении сварочных работ.

Сварка оплавлением

Стыковая сварка оплавлением является популярной технологией, которую используют в разных сферах промышленности. Ее суть состоит в том, что определенный объем напряжения, который подается на область обмоток трансформатора, прекращается, как только два свариваемых изделия соприкоснутся. Если говорить простыми словами, напряжение повышается и в момент наивысшей точки сразу же прекращается его подача. Но при этом сохраняется достаточный объем тепловой энергии для расплавления металлической основы.

На поверхности стыков двух изделий имеются небольшие неровности, именно они обеспечивают хороший контакт между изделиями. Но все же если вы хотите получить отличный результат, то лучше торцевые части сдавить и полностью их выровнять. Это улучшит площадь соприкосновения. Данные условия обеспечат быстрое разогревание и расплавление металла, он в прямом смысле закипит всего за несколько секунд.

Сварка оплавлением характеризуется тем, что при ее проведении могут появляться дополнительные неровности, в которых могут концентрироваться паровые смеси от расплавленных металлов. Но данные пары приносят пользу сварочному процессу, они оказывают защитное воздействие, а именно защищают сварочную зону от негативного воздействия кислорода.

Важно! Контактная стыковая сварка оплавлением проводится с использованием усилия или давления. Его прикладывать необходимо тогда, когда стыки свариваемых изделий уже немного расплавились.

В момент, когда происходит сжатие двух изделий, лишний жидкий металл выходит за пределы. Как раз в это время происходит соединение двух элементов. В результате получается прочный и качественный шов, При его осмотре практически не обнаруживается видимых и скрытых дефектов. Дело в том, что продукты разложения, оксидная пленка удаляются вместе с излишками расплавленной металлической массы.

Контактная сварка оплавлением не требует предварительно подготовки и особой обработки металлических поверхностей. Для проведения не нужно подготавливать торцевые части изделий, это существенно экономит время. Если необходимо сварить элементы, которые имеют разное сечение, то заранее можно сделать противоположные скосы. Это намного улучшит контакт между заготовками, увеличит их площадь соприкосновения.

Сварка сопротивлением

Стыковая сварка сопротивлением существенно отличается от сварочного процесса оплавлением. Во время проведения этой технологии изделия прижимаются губками к поверхности электродов. Именно это позволяет получить хороший контакт, а губки отлично удерживают элементы, предотвращают их скольжение.

Затем элементы с усилием прижимают друг к другу, и после подается электрический ток. Именно он начинает постепенно разогревать металлическую структуру. Разогревание металла должно проводиться до той степени, когда он приобретает пластичные свойства. Под сильным давлением изделия соединяются друг с другом. Лишняя расплавленная металлическая масса выходит, вместе с ней удаляется оксидная пленка.

Обратите внимание! Сварка сопротивлением проводится с постоянным давлением, его подача не должна прекращаться пока металлическая структура полностью не остынет и не образуется прочное соединение. Если соблюдать все правила и принципы, то шов выйдет ровным, без изъянов, дефектов с хорошей износостойкостью.

Контактная стыковая сварка сопротивлением машины и других изделий требует предварительно подготовки и обработки свариваемых изделий. Их необходимо хорошо зачистить. Кроме этого стоит учитывать, что детали, которые сваренные при помощи сварочного процесса сопротивлением имеют меньшую устойчивость к окислению, поэтому этот метод редко применяется. Также сварка подходит только для деталей с небольшим сечением.

Преимущества

Стыковая сварка проволоки и других металлических элементов имеет много положительных особенностей, которые сделали данную технологию популярной и востребованной.

Среди главных преимуществ можно выделить следующие качества:

1. Не нужно проводить предварительную очистку, обработку и подготовку свариваемых кромок.
2. Не требуется предварительная термообработка. Это значительно упрощает задачу и ускоряет процесс. Но все же подготовка и термообработка не выполняется при методе оплавления, в остальных случаях данные меры обязательны.
3. Соединения получаются ровными и качественными. Если при проведении сварки соблюдать важные правила и принципы технологии, то сваренные изделия смогут прослужить несколько десятков лет.
4. Простое и легкое проведение. Стыковой сварочный процесс сможет провести средний специалист и сварщик без опыта. Для выполнения технологии не нужно обладать глубокими знаниями и навыками.
5. После сваривания состав металла имеет высокую химическую однородность. Это положительно отражается на прочностных характеристиках шва.
6. Сварочный процесс поддается полному автоматизированию.
7. Быстрое выполнение.

Недостатки

Важно учитывать, что стыковая сварка уголка и других металлических изделий имеет негативные качества. По сравнению с преимуществами их не так много, но все же не стоит про них забывать.

Среди основных недостатков можно выделить:

• при проведении сваривания наблюдаются достаточно большие затраты на электрическую энергию. Во время плавления материала необходимо постоянно подавать ток с высокими показателями напряжения;
• повышенные требования к параметрам свариваемых изделий из металла;
• используемое оборудование имеет высокую стоимость. По этой причине данная технология не проводится в домашних условиях.

Стыковая сварка пластиковых труб

Сварка полипропиленовых труб встык позволяет прочно пластиковые изделия с разным диаметром и размером. Данная технология имеет отличия от сваривания металлических изделий, это связано с тем, что пластиковый материал не способен пропускать через себя электрический ток. Именно по этой причине торцевые части нагреваются специальными нагревательными элементами.

Стыковая сварка труб из пластика имеет несколько важных особенностей:

• при проведении работ стоит учитывать, что пластиковый материал не способен пропускать ток. По этой причине рекомендуется применять специальные приборы с контактным нагревательным элементом;
• соединяемые изделия сильно прижимаются друг к другу. По этой причине размер диаметра труб должен точно соответствовать;
• для равномерного прогревания поверхности обязательно должна использоваться насадка. Этот элемент должен повторять диаметр и форму трубы;
• при воздействии тепла насадка слегка сжимается. Под давлением образуется качественное и прочное соединение.

Небольшие ПВХ-трубы с диаметром не больше 10 см можно сваривать в домашних условиях. Для этих целей может применяться старый электроутюг. Однако для работ необходим опыт и наличие определенных навыков. Также специалисты указывают, что для получения качественного и прочного шва стоит использовать специальное сварное оборудование для стыковой сварочной технологии.

Виды сварочной проволоки

Сварка пластин и других металлических изделий должна осуществляться с использованием специальной сварочной проволоки. От нее зависит качество и прочностные характеристики соединения.

Выделяют несколько разновидностей проволоки:

1. Медная. Ее обычно применяют при сваривании изделий из низкоуглеродистых сталей.
2. Нержавеющая. Подходит для изделий из хромированных и других легированных сталей.
3. Алюминиевая. Ее часто используют при работе с силуминами и дюралюминием.

Стоит отметить! Особое внимание должно уделяться выбору поперечного сечения. Оно подбирается в соответствии с площадью контакта свариваемых компонентов.

Свойства шва

Контроль сварных стыковых соединений позволяет полностью проверить качество шва и своевременно обнаружить различные дефекты. На производстве данные работы выполняются при помощи специального оборудования, которое позволяет получить точные результаты.

Швы, которые получают при проведении стыковой сварочной технологии, обладают следующими свойствами:

• высокие декоративные качества. Иногда может образовываться широкий вал, который дополнительно обрабатывается. Это позволяет получить ровную и гладкую поверхность;
• надежное и прочное соединение. Соединение способно выдержать разное воздействие, включая переменную нагрузку;
• в области расположения шва металлическая структура не теряет свои свойства. Это связано с тем, что при сваривании происходит локальное нагревание металла.

Области применения

Стыковая сварочная технология применяется в следующих областях:

1. В строительстве для сооружения монолитных арматурных конструкций.
2. В области металлургической промышленности для соединения листового или проволочного проката.
3. В железнодорожном строительстве для изготовления бесстыковых рельс.
4. В сфере автомобильной промышленности при изготовлении разнообразных деталей.
5. В инструментальном производстве.
6. Для сваривания пластиковых и металлических труб.

Обратите внимание! Сварка стальных труб встык часто применяется при прокладке нефтепроводов и газопроводов. Именно эта технология позволяет быстро и прочно сваривать изделия с диаметром 142 см.

Стыковая сварочная технология востребованный метод, который нашел применение во многих областях производства. При помощи него изготавливаются разнообразные металлические и пластиковые конструкции особо значения. Но все же чтобы его проводить необходимо дорогостоящее оборудование — стыковая сварочная машина. Данные приборы могут позволить только крупные предприятия и производства, поэтому в домашних условиях этот метод не проводится.

Интересное видео

Источник