Контактне зварювання

КОНТА́КТНЕ ЗВА́РЮВА­Н­НЯ — один із видів зварюва­н­ня тиском, під час якого зʼ­єд­на­н­ня утворюється у результаті на­гріва­н­ня країв заготовок джоулевим теплом (теплом опору) при проходжен­ні зварювального електричного струму через деталі та на­ступної або одночасної пластичної деформації під зуси­л­лям тиснення. Зʼєд­на­н­ня при К. з. (як і при ін. видах зварюва­н­ня тиском) від­бувається за рахунок утворе­н­ня звʼязку між атомами, молекулами та кри­сталами у зоні контакту заготовок. Залежно від способів зближе­н­ня до контакту, під­веде­н­ня електрич. струму, методів на­гріва­н­ня та стиска­н­ня (осаджува­н­ня), роз­різняють К. з.: стикове опором, стикове оплавле­н­ням, точкове, рель­єфне, шовне. При К. з. опором на­гріва­н­ня стик. зʼ­єд­на­н­ня виконують теплом, що виділяється електрич. струмом на контакт. опорі між попередньо сти­снутими зʼ­єд­нуваними поверх­нями заготовок. При К. з. оплав­ле­н­ням стик. торці заготовок лише торкаються, але завдяки великій щільності струму в місцях контакту деталей метал швидко на­грівається й оплавляється, при цьому можуть виникнути дугові чи іскрові роз­ряди. К. з. стикове без­перерв. оплавле­н­ням буває з по­стій., імпульс. і пульсуючим оплавле­н­ням. При осаджуван­ні ділянка заготовок, що пере­буває в під­плавленому та пластич. станах, витискується, зварне зʼ­єд­на­н­ня утворюється всією площиною торка­н­ня. При точк. К. з. здійснюють напустк. зʼєд­на­н­ня заготовок точк. швами, під час якого на­гріва­н­ня та плавле­н­ня зʼ­єд­нуваних поверхонь від­буваються у межах точк. кон­такту між (під) електродами, що під­водять елекро­енергію та сти­скують. Під час рельєф. К. з. напустк. зʼ­єд­на­н­ня утворюється на тих ділянках поверхонь заготовок, які мають контактні ви­ступи, що спри­ймають електрич. струм. При шовному К. з. без­перервне напускне зʼ­єд­нан­ня виникає внаслідок від­нос. пере­міще­н­ня вздовж шва стискних обертових ролик. електро­дів. При шовно-стик. зварюван­ні заготовки однакової товщини, зі­брані з вузьким напуском, роз­чавлюють роликами під час їхнього плавле­н­ня. До способів, подібних з К. з. на­гріва­н­ням електрич. струмом, що проходить через деталі, можна від­нести прес. зварюва­н­ня з на­гріва­н­ням дугою, керованою маг­ніт. полем, і конденсаторне зва­рюва­н­ня, при якому зʼ­єд­на­н­ня утворюється при короткочас. потуж. імпульсі електрич. роз­ряду акумульованої енергії в батареї конденсаторів. У К. з. процеси від­буваються за долі секунди, тому устаткува­н­ня має бути максимально автоматизованим.

Осн. напрямом роз­витку технології К. з. є удосконале­н­ня системи регулюва­н­ня си­ли та часу проходже­н­ня струму, стиска­н­ня заготовок, роликів або електродів. Для на­гріва­н­ня деталей за­стосовують джерела живле­н­ня змін. струму пром. та низької частоти, по­стій. струму та спец. накопиченої енергії (напр., у конденсатор. батареях). Окрім універсал. і спец. устаткува­н­ня, спроектовано спе­­ці­аліз. зварювально-складал. ком­плек­си й автоматиз. лінії. 1924 значно удосконалено керува­н­ня про­­цесом унаслідок введе­н­ня в схему реле неон. лампи, а 1932 — тиратрону. 1934 роз­роблено ігні­­трони, що сприяло виникнен­ню нового поколі­н­ня при­строїв автоматич. керува­н­ня процесом К. з. Продуктивність машин багато в чому залежала від швидкодії систем захопле­н­ня та сти­­ска­н­ня деталей, що зварюються. Під час пошуків оптимал. кон­струкцій були ви­пробувані мех., гідравлічні, пневмат. й електромагнітні системи, «електр. хронометри» тощо. 1877 Е. Томсон у Франклінов. технол. ін­ституті (США) вперше здійснив стик. К. з. 1888 М. Бенардос отримав патент на вина­йде­н­ня точк. К. з. На­прикінці 19 ст. К. з. викори­стано для будівництва залізнич. полотна у США; стик. і точк. К. з. замість клепа­н­ня за­стосовано Г. Фордом для масового виробництва автомобілів із мін. працезатратами. Пізніше впровадже­н­ня К. з. стимулювали інтенсив. роз­виток автомобілебудува­н­ня та роз­­будова авіац. промисловості в СРСР і деяких ін. країнах (Нижегород. автомобіл. завод у РФ, літакобуд. фірми «Боїнґ», «Дуґлас» і «Сікорскі» у США, «Фіат» і «Кантьєрі Аеронавтика дʼІталія» в Італії). У 1930-х рр. для К. з. завод «Електрик» (Ленін­град, нині С.-Пе­тербург) і Держ. трест з раціоналізації виробництва у маш.-буд. і металооб­роб. пром-стях «Оргаметал» (Москва) випустили перші рад. зварюв. машини. У 1950-х рр. роз­почато фундам. дослідж. джерел енергії, систем керува­н­ня процесами і технологій К. з. для виробів з алюмінієвих сплавів, магнію, титану, нержавіючих і жароміц. сталей. При цьому можна зварювати метали та сплави як в однорід., так і різнорід. сполуче­н­нях, різноманітні деталі ком­пакт. та роз­виненого пере­різів.

Нині К. з. за­стосовують у буд. індустрії та у більшості галузей промисловості, зокрема в авіа-, ракето-, суднобудуван­ні, атом., хім. та ін. галузях для виготовле­н­ня лист. кон­струкцій, корпус. і спец. деталей, зʼ­єд­на­н­ня деталей роз­­виненого за­мкнутого пере­різу (напр., для зварюва­н­ня блоків картерів великогабарит. дизел. двигунів, стержневої арматури, таврових зʼ­єд­нань труб із пластинами, пластин). Стик. К. з. опо­ром зварюють дроти, пластини з пере­різом до 250 мм², стик. К. з. без­перерв. оплавле­н­ням — деталі з пере­різом до 2000 мм². Для зʼ­єд­на­н­ня заготовок із пере­різом до 100 тис. мм² за­стосовують К. з. оплавле­н­ням із по­переднім пі­ді­гріва­н­ням імпульс. і пульсуючим струмом. В Ін­ституті електрозварюва­н­ня НАНУ (Київ) створ. різноманітне устаткуван­ня для К. з. в умовах стаціонар. виробництва та в польових умовах. На основі вина­йденого в ньо­му кільцевого транс­форматора (М. Ос­тапенко, В. Лебедєв) роз­­роблено високо­продуктивне авто­­матиз. устаткува­н­ня (Г. Гор­бунов, М. Литвинчук, В. Сахарнов) і технології (С. Кучук-Яцен­ко, П. Чвертко) К. з. без­перерв. оплавле­н­ням стиків рейок і труб магістрал. трубо­проводів, що є одним із найбільших світ. досягнень у цих галузях виробництва, зокрема при буд-ві у різних кліматич. зонах. Фірми США, Великої Британії та низки ін. країн при­дбали ліцензії на ці технології та устаткува­н­ня.

В Ін­ституті електрозварюва­н­ня НАНУ роз­роблено й впроваджено К. з. трубо­проводів під водою, створ. устаткува­н­ня і технологію К. з. палив. баків балістич. ракет із високоміц. алюмінієвих сплавів, завдяки чому зменшено старт. вагу та вартість робіт на Пд. маш.-буд. заводі (Дні­пропетровськ). Під керівництвом Б. Патона почав роз­виватися новий напрям — створе­н­ня зварювал. роботів, за­про­­грамованих пром. маніпуляторів, здатних замінити зварника при виконан­ні по­вторюваних операцій (Г. Спину, Ф. Киселев­ський). Для конденсатор. К. з. характерні висока точність дозува­н­ня енергії, короткочасність потужнострум. роз­ряду, мала по­­тужність споживаної з мережі енергії. Пере­ваги цього способу зварюва­н­ня за­стосовують при точк. та шовному зʼ­єд­на­н­нях ме­­талів і сплавів малих товщин. Перші машини для точк. конденсатор. зварюва­н­ня роз­роб­лено в Ін­ституті електротехніки АН УРСР (Київ) у 1950-х рр. (К. Хрє­нов, В. Моравський). Тоді ж роз­­­роб­лено конденсаторне К. з. точк. зʼ­єд­на­н­ня великого набору різнорід. металів і деталей, що значно від­різняються товщиною; рельєф. зʼ­єд­на­н­ня деталей із циліндрич., сферич. та з плоскими поверх­нями (В. Моравський), суціл. прямим або кільцевим швом (К. Хрєнов, В. Моравський, С. Семергєєв); були створені установки стаціонарні та з під­ключе­н­ням монтаж. інструменту (пінцетів, кліщів, олівців; В. Моравський, І. Пентегов, Д. Ворона). Конденсаторне К. з. використовували у приладобудуван­ні, електрон. й електротех. пром-стях для зʼ­єд­нань деталей, що від­різняються за формою та складом матеріалу, виготовле­н­ня барометрич. коробок, сильфонів, тепл. труб, обича­йок з кольор. і нержавіючих сталей товщиною 0,05–0,6 мм, а також при­варюва­н­ня заготовок досить малої товщини до деталей товщиною більше 10 мм. К. з. також вважають ударне конденсаторне зварюва­н­ня (дугоконтактне), при якому деталі на­гріваються дугою, а зʼ­єд­на­н­ня від­бувається у твердій фазі уна­слідок удар. деформації стиків на­грітих деталей з видале­н­ням роз­плавленого металу в ґрат. Укр. зварювальники створили технології та від­повід­не устаткува­н­ня для зʼ­єд­на­н­ня деталей циферблатів годин­ників і кульок до пірʼя авторучок, технологію при­єд­на­н­ня виводів до напів­провід­ник. приладів, діодів, транзисторів та ін. виробів електрон. промисловості (В. Моравський, І. Хоменко, Д. Калеко). Комбінацію методів дугового й удар. конденсатор. зварюва­н­ня викори­стано для стик. зварюва­н­ня дротів й ін. виробів в електротех. промисловості, приварю­ва­н­ня шпильок, стрижнів до виробів косміч. техніки, суднобуду­ва­н­ня, під водою, в вакуумі (Д. Ка­леко, Н. Чвертко).

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю