Что такое контактная (точечная) сварка: виды и принцип

Кузов автомобиля держится на тысячах сварных точек, и почти все они поставлены за доли секунды — без дуги, без проволоки и без защитного газа. За этой скоростью стоит контактная сварка: способ соединять металл теплом от электрического тока и давлением. Ниже разберём, что такое контактная сварка простыми словами, как устроен принцип работы точечной сварки и какие бывают основные виды контактной сварки.

Контактная сварка — что это такое простыми словами

Контактная сварка — это соединение деталей за счёт тепла, которое выделяется при прохождении тока через место их контакта, с последующим сжатием разогретого участка. Если убрать физику: детали прижимают электродами, пропускают сквозь них мощный ток, металл в точке соприкосновения разогревается до пластичного или расплавленного состояния — и под давлением схватывается в единое целое.

Отсюда и название метода: соединение образуется там, где детали электрически контактируют друг с другом. От привычной дуговой сварки процесс отличается кардинально — нет открытой дуги, нет присадочной проволоки, нет флюса и защитного газа. Работают три вещи: ток, электрическое сопротивление металла и усилие сжатия. По этой причине контактную сварку относят к сварке давлением, а не к чистой сварке плавлением.

Принцип работы точечной сварки

Самая распространённая разновидность — точечная, на её примере и разберём принцип работы точечной сварки. В основе лежит закон Джоуля — Ленца: тепла выделяется тем больше, чем выше сопротивление и сила тока. А наибольшее сопротивление — как раз в стыке двух деталей, поэтому именно там и концентрируется нагрев, не задевая остальной металл.

Полный цикл точечной сварки проходит в три такта:

1. Сжатие. Два медных электрода зажимают детали в будущей точке соединения с расчётным усилием. Плотный контакт критичен — без него нагрев «поплывёт».
2. Импульс тока. Через электроды пропускают короткий мощный импульс. Металл в зоне контакта расплавляется и образует литое ядро — ту самую сварную точку.
3. Проковка. Ток снимают, но электроды продолжают сжимать детали, пока ядро кристаллизуется. Давление на остывании и формирует плотное, прочное соединение.

Три параметра режима — сила тока, длительность импульса и усилие сжатия — подбирают под марку и толщину металла: от их согласованности зависит прочность точки. В автоматизированных установках усилие обеспечивает сервопривод, а весь цикл выдерживается системой управления с точностью до миллисекунд.

Основные виды контактной сварки

Точечная сварка — самая известная, но не единственная. Основные виды контактной сварки разделяют по форме соединения и характеру контакта деталей.

Точечная контактная сварка

Точечная контактная сварка соединяет металл в отдельных точках. Это базовый способ сборки листовых конструкций: быстро, без сквозных отверстий и с минимальным короблением. Прочность узла набирается числом точек и шагом между ними.

Шовная (роликовая) сварка

По сути это непрерывная цепочка перекрывающихся точек, которые ставят не электроды-стержни, а вращающиеся ролики. На выходе получается герметичный шов — поэтому шовную сварку берут для баков, канистр и ёмкостей, где важна непроницаемость.

Виды контактной стыковой сварки

Стыковую сварку, в свою очередь, делят на два подвида — это и есть основные виды контактной стыковой сварки:

• Сопротивлением. Торцы прижимают и нагревают током до пластичности, затем осаживают. Подходит для деталей небольшого сечения.
• Оплавлением. Торцы сближают под током так, что металл на стыке оплавляется, после чего детали резко осаживают, выдавливая окислы и грязь. Даёт прочный чистый стык на больших сечениях — трубах, рельсах, кольцах.

Где применяется контактная сварка

Контактная сварка незаменима в серийном и массовом выпуске изделий из листа и профиля:

• Автомобилестроение — сборка кузовов, где на одно изделие приходятся сотни точек.
• Бытовая техника — корпуса, кожухи, баки стиральных машин.
• Металлическая мебель и стеллажи — соединение тонколистовых деталей.
• Тара и ёмкости — герметичные швы канистр и баков шовной сваркой.
• Крепёж — приварка гаек и шпилек рельефной сваркой.

Сильные стороны и ограничения метода

Чем контактная сварка хороша:

• предельная скорость — точка ставится за доли секунды;
• низкая себестоимость: без присадки, флюса и защитного газа;
• чистое соединение без брызг и с минимальной деформацией листа;
• отличная повторяемость — метод легко автоматизируется.

Где у метода границы:

• ограниченная толщина металла — оптимум это тонкий и средний лист;
• в большинстве схем нужен доступ к зоне сварки с двух сторон;
• высокие пусковые токи требуют мощного оборудования и питания.

Контактная и дуговая сварка: не путать

Контактную (точечную) сварку нередко смешивают с роботизированной дуговой — а это разные технологии. Контактная соединяет металл давлением и током, без дуги и присадки. Дуговая же плавит металл электрической дугой с подачей проволоки и защитного газа (MIG/MAG, TIG) либо лучом лазера — то есть работает по принципу плавления.

Компания GROBOTP с 2020 года специализируется именно на роботизированной дуговой (MIG/MAG, TIG) и лазерной сварке, а также на резке, фрезеровке, паллетировании и обслуживании станков с ЧПУ на предприятиях России, Беларуси, Казахстана, Киргизии и Армении.

Линейка сварочных роботов RH..-W охватывает и лёгкие, и тяжёлые задачи. На другом конце диапазона — RH26-210-W: самая грузоподъёмная модель серии (до 210 кг), рассчитанная на дуговую сварку крупногабаритных металлоконструкций и тяжёлых сварных узлов.

Если задача — автоматизировать шовную дуговую или лазерную сварку металлоконструкций, посмотрите сварочных роботов GROBOTP и роботизированные сварочные комплексы «под ключ». А сравнение автоматизации с ручным трудом разбираем в статье «Роботизированная или ручная сварка: что выбрать».

Коротко о главном

• Контактная сварка — соединение металла теплом от тока в точке контакта и сжатием; относится к сварке давлением.
• Принцип точечной сварки — три такта: сжатие электродами, импульс тока с образованием литого ядра, проковка на остывании.
• Основные виды: точечная, шовная (роликовая), стыковая (сопротивлением и оплавлением) и рельефная.
• Метод быстрый, чистый и хорошо автоматизируется, но ограничен по толщине металла.
• Контактная сварка — это не дуговая: GROBOTP автоматизирует дуговую и лазерную сварку, а не контактную.