Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Контактная сварка — группа способов получения неразъёмных соединений металлов за счёт нагрева места соединения проходящим электрическим током и совместного пластического деформирования деталей под действием сжимающего усилия. К контактной сварке относятся точечная, рельефная, шовная и стыковая (сопротивлением и оплавлением). Технология востребована в массовом производстве — кузовостроении, изготовлении тонколистовых конструкций, арматурных каркасов и труб — благодаря высокой производительности, низкой энергоёмкости в пересчёте на одно соединение и пригодности к полной автоматизации. Терминология и параметры регламентируются ГОСТ Р ИСО 17677-1 и ГОСТ 15878.
В основе всех способов контактной сварки лежит закон Джоуля–Ленца: количество теплоты, выделяющейся в проводнике при прохождении тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, электрическому сопротивлению участка цепи и времени протекания тока.
Q = I² · R · t
где Q — выделившаяся теплота, Дж; I — сила сварочного тока, А; R — суммарное сопротивление в зоне соединения, Ом; t — длительность протекания тока, с.
Q
I
R
t
Сопротивление R складывается из собственного сопротивления свариваемых деталей и контактных сопротивлений между деталями и между деталями и электродами. Максимум сопротивления приходится на контакт деталь–деталь — именно там концентрируется тепловыделение, формируется зона расплавления (литое ядро) и под усилием сжатия идёт совместная кристаллизация и пластическое деформирование.
Качество контактной сварки определяется одновременным согласованием трёх параметров режима: силы сварочного тока, длительности импульса и усилия сжатия электродов.
Электроды одновременно подводят ток к зоне сварки, прикладывают усилие сжатия и отводят тепло от поверхности деталей. Их теплопроводность, форма рабочей поверхности и материал критически влияют на форму и размеры ядра.
ГОСТ 15878 устанавливает обозначения видов контактной сварки: Кт — точечная, Кр — рельефная, Кш — шовная. Стыковая сварка регламентируется отдельными документами и по виду источника тепла делится на сварку сопротивлением и сварку оплавлением.
Стыковая сварка оплавлением отличается от сварки сопротивлением наличием стадии оплавления с выбросом окисленного металла из стыка; это обеспечивает чистую границу соединения и пригодность для крупных сечений и труднообрабатываемых сплавов.
Стандартный цикл точечной сварки состоит из последовательных стадий, каждая из которых выполняется по заданной циклограмме на сварочной машине.
В зависимости от свариваемого материала и толщины применяют циклы различной сложности: с предварительным нагревом, с двухимпульсной сваркой, с подогревом после сварки, с переменным усилием. Для алюминиевых и магниевых сплавов, чувствительных к скорости охлаждения, циклы становятся многоступенчатыми.
Три базовых параметра режима — сварочный ток, время его протекания и усилие сжатия электродов. Дополнительно нормируют диаметр и форму рабочей поверхности электродов, ход и скорость их перемещения, расход охлаждающей воды.
Для точечной сварки различают мягкий и жёсткий режимы.
Конкретные значения тока, времени и усилия для каждой пары «материал – толщина» назначают по технологическим картам производителя оборудования и отраслевым технологическим инструкциям. Использование универсальных «средних» цифр для серийного производства не допускается без отработки и аттестации режима на конкретной паре деталей.
Типы и размеры прямых электродов для точечной контактной сварки устанавливает ГОСТ 14111. Электроды для шовной сварки выполняются в виде дисков-роликов из тех же групп сплавов. Для рельефной сварки применяют плоские или профильные электроды, форма которых повторяет геометрию рельефа.
От материала электрода требуется одновременно высокая электро- и теплопроводность (для проведения тока и отвода тепла), достаточная твёрдость в горячем состоянии (чтобы не сминаться под усилием при рабочей температуре), стойкость к рекристаллизации и к свариванию с материалом деталей. Эти требования противоречивы, поэтому материалы подбираются под группу свариваемых металлов.
Сферическая (со скруглением) рабочая поверхность электрода — наиболее распространённая для точечной сварки сталей и алюминиевых сплавов: она сохраняет работоспособность при умеренной деформации и обеспечивает стабильное пятно контакта. Плоская поверхность с цилиндрической фаской применяется для сварки чёрных металлов в жёстких режимах. Для лёгких сплавов чаще применяют сферическую форму с большим радиусом скругления. По мере работы рабочая поверхность увеличивается; превышение допустимого износа требует переточки электрода по ГОСТ 14111.
Конструктивные элементы и размеры расчётных соединений из сталей, сплавов на железо-никелевой и никелевой основах, титановых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов, выполняемых контактной точечной, рельефной и шовной сваркой, устанавливает ГОСТ 15878. Основные нормируемые геометрические характеристики:
При сварке трёх и более деталей расчётный диаметр литого ядра устанавливают раздельно для каждой пары сопрягаемых деталей; допускается сквозное проплавление средних деталей. Допускается сварка деталей неодинаковой толщины — с пересчётом размеров элементов соединения по правилам стандарта.
Терминология дефектов соединений, выполненных контактной точечной, рельефной и шовной сваркой, приведена в ГОСТ Р ИСО 17677-1. На практике выделяют две группы: дефекты по геометрии и положению (внешние) и дефекты по строению (внутренние).
Усадочные раковины и поры в ядре, а также внутренние выплески при сохранении вмятины в пределах допуска не считаются дефектами для низкоуглеродистых сталей, если иное не оговорено технологической документацией на изделие. Для ответственных конструкций критерии приёмки задаются отдельно в технических условиях.
Контроль контактной сварки делится на технологический (контроль режима и оборудования) и контроль готовых соединений (разрушающий и неразрушающий).
Аттестацию процедуры точечной, шовной и рельефной сварки проводят по ГОСТ Р ИСО 15614-12; для стыковой сварки сопротивлением и оплавлением — по ГОСТ Р ИСО 15614-13. С 1 мая 2025 года действуют редакции 2025 года, заменившие предыдущие версии 2009 года.
Через сжатые электродами детали пропускается импульс электрического тока. Согласно закону Джоуля–Ленца теплота выделяется пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени. Максимум сопротивления — в контакте деталь–деталь, поэтому именно там металл разогревается до расплавления и образует литое ядро. После выключения тока усилие сжатия удерживается до полной кристаллизации (стадия проковки) — это формирует плотный, бездефектный шов.
В точечной сварке (Кт) ядро формируется между двумя стержневыми электродами в отдельной точке. В шовной (Кш) электроды-ролики катятся по деталям, формируя ряд частично перекрывающихся точек — герметичный или прочноплотный шов. В рельефной (Кр) соединение идёт в местах заранее выдавленных рельефов на одной из деталей; за один цикл получают сразу группу точек. Все три способа описаны в ГОСТ 15878.
При стыковой сварке сопротивлением торцы плотно сжимаются и нагреваются проходящим током без расплавления; соединение получается за счёт пластической деформации и диффузии в твёрдом состоянии. При сварке оплавлением торцы сводятся при включённом токе — выступы оплавляются и выбрасываются вместе с окислами, после чего следует осадка. Оплавление пригодно для крупных сечений и труднообрабатываемых сплавов, сопротивление — для малых сечений.
По свариваемому материалу и режиму. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в обычных режимах используют хромовую бронзу (Бр.Х). В жёстких режимах с высоким циклированием — хромоциркониевую (Бр.ХЦр). Для нержавеющих и жаропрочных сталей — никель-кремниевые и никель-титан-бериллиевые бронзы (Бр.КН, Бр.НТБ). Для меди, медных и алюминиевых сплавов — кадмиевую бронзу. Для оцинкованной стали — электроды со вставками из тугоплавких металлов или металлокерамики. Базовые типы и размеры — по ГОСТ 14111.
Выплеск возникает, когда давление пара и расплава в ядре превышает удерживающее усилие сжатия. Причины: завышенный ток или время сварки, недостаточное усилие сжатия, загрязнённые поверхности, неплотное прилегание деталей, несоосность электродов. Устранение — повысить усилие сжатия и, при необходимости, снизить ток или сократить импульс; проверить чистоту поверхностей и соосность; подтянуть зазор перед сжатием.
Непровар — недостаточный диаметр литого ядра или его отсутствие, при котором соединение не обеспечивает расчётной прочности. Контролируется металлографически (диаметр ядра на шлифе) или технологической пробой на отрыв с вырыванием пробки. Допустимые размеры ядра задаются в ГОСТ 15878 и в технических условиях на изделие.
Усилие назначается по технологической карте под конкретную пару «материал – толщина» и тип машины. Общее правило: усилие тем больше, чем выше сопротивление пластической деформации металла и его склонность к образованию закалочных структур; для алюминиевых сплавов усилие, как правило, выше, чем для сталей при той же толщине. Универсальных «справочных» цифр без отработки режима использовать нельзя — выбор подтверждается металлографией и испытаниями.
Можно, но требуется специально подобранный режим и нередко — асимметричные электроды (разной формы или из разных материалов), компенсирующие разницу теплопроводности и сопротивления. Для пар с большой разницей температур плавления (например, сталь – алюминий) применяют специальные приёмы: вставки, покрытия, многоимпульсные циклы; либо переходят на другие способы сварки.
Технологический контроль режима — стабильность тока, усилия, состояние электродов и охлаждения. Готовое соединение — визуально-измерительный контроль, технологическая проба на отрыв, испытание на срез, металлографический контроль шлифа, ультразвуковой контроль. Для ответственных конструкций критерии приёмки задаются в ТУ; для стыковой сварки сопротивлением и оплавлением — аттестация процедуры по ГОСТ Р ИСО 15614-13.
Терминология и определения — ГОСТ Р ИСО 17677-1. Конструктивные элементы и размеры соединений — ГОСТ 15878. Машины контактные — ГОСТ 297. Прямые электроды для точечной сварки — ГОСТ 14111. Аттестация процедуры точечной, шовной и рельефной сварки — ГОСТ Р ИСО 15614-12 (действующая редакция — 2025 года). Аттестация процедуры стыковой сварки сопротивлением и оплавлением — ГОСТ Р ИСО 15614-13 (действующая редакция — 2025 года). Для отдельных отраслей (автомобильная промышленность, арматурные изделия и др.) действуют дополнительные отраслевые и продуктовые стандарты.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.