Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Шовная контактная сварка — это метод соединения листовых металлов непрерывным или прерывистым швом, при котором нагрев обеспечивается роликовыми электродами, прокатывающимися по поверхности заготовки. Технология образует герметичное соединение без присадочного материала и защитного газа — это главное отличие от дуговых методов. Применяется там, где необходима абсолютная герметичность: топливные и масляные баки, радиаторы, бытовая техника, металлическая упаковка.
Шовная сварка — разновидность контактной сварки, в которой вместо точечных электродов используют пару вращающихся роликов. Прижатые к поверхности листов с нормированным усилием, ролики пропускают через зону контакта импульсы тока высокой плотности. Под действием джоулева тепла металл в точке контакта расплавляется и кристаллизуется под давлением роликов, образуя сварное ядро. Сварочный ток при шовной сварке с прерывистым включением в 1,5–2 раза выше, чем при аналогичной точечной сварке, — это связано с шунтированием тока через ранее сваренный участок шва.
Поскольку ролики непрерывно вращаются, а импульсы тока следуют один за другим, соседние сварные ядра перекрываются — возникает сплошной герметичный шов. Степень перекрытия точек, частота импульсов и скорость вращения роликов — три взаимосвязанных параметра, определяющих качество соединения. Изменяя их соотношение, получают разные режимы работы.
Ключевое преимущество роликовой сварки перед точечной: непрерывный шов обеспечивает герметичность, недостижимую при отдельных сварных точках с зазором между ними. Именно это свойство открыло технологии рынок производства ёмкостей, работающих под давлением или со стекающими жидкостями.
Два роликовых электрода подключены к вторичной обмотке сварочного трансформатора. Электрическая цепь замыкается через свариваемые листы, уложенные внахлёст. Контактное сопротивление в зоне прижима значительно превышает сопротивление самих листов, поэтому основная часть тепла выделяется именно в зоне сварки — на границе двух металлических поверхностей.
Температура в зоне ядра достигает температуры плавления металла. Одновременно механическое давление роликов — на 10–30% выше, чем при точечной сварке для аналогичной толщины, — вытесняет расплав из зоны контакта, проковывает шов и предотвращает образование пористости. После прохождения тока металл охлаждается под усилием роликов, что обеспечивает мелкозернистую структуру сварного соединения.
Герметичность шва зависит от степени перекрытия соседних ядер. Для получения герметичного шва каждая последующая литая зона должна перекрывать предыдущую на 25–40% диаметра ядра (ГОСТ 15878-79, weldzone.info/ДГТУ). При меньшем перекрытии между ядрами остаются несваренные участки, нарушающие герметичность. При избыточном перекрытии перегрев приводит к образованию трещин и чрезмерному проплавлению с выходом дефектов на поверхность. Оптимальное перекрытие задаётся соотношением частоты импульсов тока и скорости движения роликов.
В непрерывном режиме ток подаётся постоянно, ролики вращаются с постоянной скоростью. Метод обеспечивает максимальную производительность — скорость сварки достигает 2–4 м/мин для низкоуглеродистой стали. Принципиальный недостаток — повышенное тепловложение: расширяется зона термического влияния, интенсивно нагреваются ролики, возрастает вероятность непроваров из-за шунтирования тока. Согласно технологическим регламентам, непрерывный режим применяют преимущественно для неответственных соединений и тонколистового металла толщиной до 1,5 мм; при большей толщине свариваемые листы склонны к расслоению шва и короблению.
В прерывистом режиме ток подаётся импульсами при непрерывном движении роликов — кратковременные импульсы тока чередуются с паузами. Во время паузы тепло от несваренного участка отводится в ролики-электроды, что снижает нагрев зоны и её окисление. Скорость сварки составляет 0,5–1,5 м/мин, однако качество шва и стойкость роликов значительно возрастают по сравнению с непрерывным режимом. Прерывистый режим — основной в промышленной практике и применяется для большинства конструкционных материалов.
При шаговой сварке ток включается в момент остановки роликов: кристаллизация и проковка расплавленного металла происходят под полным давлением электродов, что позволяет прикладывать повышенную силу проковки. Этот режим применяют для алюминиевых, магниевых и медных сплавов — материалов с широким интервалом кристаллизации, склонных к образованию пор и усадочных трещин в литом ядре. Скорость ниже, чем при прерывистом режиме, однако качество соединения цветных сплавов наиболее высокое именно при шаговом цикле.
Диапазон свариваемых толщин для шовной контактной сварки — от 0,3 до 4 мм на один лист (ГОСТ 15878-79). Суммарная толщина пакета из двух листов практически не превышает 6–8 мм, однако при толщинах свыше 3 мм на лист существенно возрастают требования к усилию прижима и применяется исключительно шаговый режим. Верхний предел диапазона ограничен в первую очередь мощностью оборудования и управляемостью нагрева.
Роликовые электроды изготавливают из медно-хромовых, медно-цирконовых или медно-хромово-цирконовых сплавов (CrCu, ZrCu, CrZrCu). Ширина рабочей поверхности ролика подбирается под требуемую ширину шва — диапазон 2–12 мм, ширина увеличивается с ростом толщины свариваемого металла; диаметр ролика обычно составляет 150–200 мм. Ролики охлаждаются проточной водой через внутренние каналы: это обязательное условие длительной работы без перегрева электрода. По мере износа рабочую поверхность ролика перетачивают на токарном станке; ресурс одного комплекта роликов при обработке низкоуглеродистой стали составляет 50–200 м шва в зависимости от режима и материала.
Трансформаторы для шовных машин работают на промышленной частоте 50 Гц или, в современных установках, на средней частоте 400–1000 Гц (инверторные источники). Среднечастотные машины обеспечивают более точное регулирование тока, меньшие габариты трансформатора и значительно более равномерный нагрев — особенно при сварке материалов с высоким тепловым расширением. Сварочный ток шовной машины при прерывистом режиме в 1,5–2 раза выше, чем у аналогичной точечной машины для той же толщины металла, что определяет и соответствующий рост мощности оборудования.
По расположению роликовых электродов шовные машины делятся на три типа. В поперечных машинах ось роликов перпендикулярна продольной оси заготовки — применяются для получения кольцевых швов (обечайки, барабаны). В продольных машинах ось роликов параллельна оси заготовки — для прямолинейных швов. Универсальные машины оснащены поворотной консолью и позволяют выполнять швы в нескольких плоскостях.
Шовная контактная сварка занимает доминирующее положение в производстве тонколистовых герметичных конструкций. Ключевые области применения определяются требованием к герметичности шва и большим объёмом однотипных деталей.
Контроль качества шовного соединения включает несколько методов. Разрушающий контроль — испытание на отрыв и срез контрольных образцов, отбираемых от каждой партии деталей, — обязателен при освоении новых режимов и материалов. Неразрушающий контроль реализуется ультразвуковым методом (ГОСТ Р 55724-2013) и радиографически; для тонких листов предпочтителен ультразвук.
Геометрический контроль включает замер ширины шва, шага между ядрами и глубины вдавливания роликов. Герметичность проверяют пневматическим или гидравлическим испытанием давлением с выдержкой. Конструктивные элементы и размеры сварных соединений контактной сварки — ширина литой зоны, нахлёстка, допуски — регламентирует ГОСТ 15878-79 «Контактная сварка. Соединения сварные. Конструктивные элементы и размеры» (действующий). Стандарт охватывает стали, сплавы на железоникелевой и никелевой основах, титановые, алюминиевые, магниевые и медные сплавы.
Шовная контактная сварка — наиболее эффективный метод получения герметичных соединений тонколистовых металлов толщиной 0,3–4 мм (ГОСТ 15878-79). Роликовые электроды формируют перекрывающиеся на 25–40% сварные ядра, образуя непрерывный шов без присадочных материалов и защитной атмосферы. Выбор режима определяется материалом: для низкоуглеродистых сталей в ответственных конструкциях применяют прерывистый режим со скоростью 1,5–3,5 м/мин, для нержавеющих сталей — прерывистый с повышенным усилием прижима, для алюминиевых и медных сплавов — шаговый с остановкой роликов. Технология незаменима в производстве топливных баков, радиаторов, металлической тары и трубчатых конструкций, где герметичность шва является определяющим требованием.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.