Контактная сварка арматуры

Контактная сварка арматуры – это технология соединения металлических стержней с использованием давления и электрического тока, проходящего в течение определенного периода времени через точку соприкосновения стержней.

Контактная сварка арматуры – это технология соединения металлических стержней с использованием давления и электрического тока, проходящего в течение определенного периода времени через точку соприкосновения стержней. Сварка выполняется путем проведения сильного тока через контактную зону для нагрева и оплавления металлов в локализованных точках, заранее определенных конструкцией электродов или размерами арматурных стержней. 

Прижимное усилие создается до, в период или после подачи тока для ограничения площади контакта на границах сварки. Основное преимущество контактной сварки заключается в том, что для соединения металлов не требуются другие материалы, такие как защитные газы, флюсы или присадочные стержни. А автоматизация контактной сварки позволяет организовать скоростной, непрерывный и высокопроизводительный рабочий процесс.

Виды контактной сварки арматурных стержней

В зависимости от формы заготовок и электродов процессы контактной сварки можно разделить на несколько типов. Для соединения стержней используется:

• контактная точечная сварка – процесс соединения арматуры путем прямого приложения противодействующих сил заостренными электродами. Форма сварочных электродов способствует локализации тока, выделению тепла и определяет размер сварочного ядра. Условия сварочного процесса определяются ГОСТом 15878-79. Метод используется в производстве плоских арматурных каркасов различных размеров, закладных деталей, бытовой техники и пр.;

• контактная стыковая сварка – способ соединения металлических листов и стержней арматуры на концах путем прямого приложения противодействующих сил с помощью электродов, зажимающих заготовки. Часто при стыковой сварке расплавления металла не происходит. Поэтому в соединении можно получить твердотельный сварной шов высокого класса;

• односторонняя сварка - особый процесс соединения, при котором только один электрод имеет доступ к зоне контактного шва. Для соединения обычно используют небольшое усилие. Это ограничивает одностороннюю точечную сварку возможностью соединять относительно только тонкие стержни. Технология подходит для сборки конструкций с ограничением доступа электрода с обеих сторон изделия;

• контактная сварка поперечной проволокой предназначенный для крепления стержней или проволок в перпендикулярных соединениях путем прямого приложения противоположных сил плоскими электродами. Ток и тепловыделение локализуются в местах контакта скрещенных стержней или проводов. Сварка поперечной проволоки широко применяется в строительной отрасли, электротехнической промышленности, а также при изготовлении металлических проволочных сеток, покупательских тележек и пр.

Стандартом предусмотрены несколько специальных видов контактной сварки. Так используется непрямая точечная сварка, при которой один электрод непосредственно подключается к контактной зоне, а другой смещен на расстоянии и проводит ток вдоль заготовки. Серийные сварные процессы, позволяющие одновременно выполнять два и более сварных шва. При этом электроды смещены на расстоянии, но проводят ток вдоль заготовок между двумя сварными швами.

Параметры контактной сварки

Принцип контактной сварки основан на законе нагрева Джоуля, согласно которому тепло Q генерируется в зависимости от трех основных факторов, выраженных в следующей формуле: 

Q=I2Rt, где

• I – ток, проходящий через металлы;

• R – сопротивление металлов и контактных поверхностей;

• T – продолжительность подачи тока.

Поэтому согласно ГОСТ 62135-1-2017 для определения параметров рабочего процесса контактной сварки арматуры используются следующие параметры:

1. Сварочный ток – его величина определяет выделение тепла в квадратной степени. Поэтому размер сварочного ядра быстро увеличивается с ростом показателей сварочного тока. Следует знать, что слишком высокий ток приведет к выталкиванию и разрушению электрода. Поэтому выбор среднеквадратического значения сварочного тока играет важную роль при настройке параметров аппарата и управлении процессом сварки.

2. Прижимное усилие - влияет на процесс сварки, оказывая влияние на сопротивление в граничных зонах, а также площадь контакта из-за деформации металла. Заготовки сжимаются с определенной силой в зоне сварки, чтобы обеспечить между ними прохождение тока. Если сила сварки слишком мала, выброс может произойти сразу после подачи сварочного тока. В этом случае контактное сопротивление слишком велико, что приведет к быстрому выделению тепла. Если сила сварки высока, площадь контакта будет большой. Это приводит к малой плотности тока и низкому контактному сопротивлению, что снизит выделение тепла и уменьшит размер сварочного ядра. 

3. Время сварки. Чтобы сделать сварной шов потребуется определенное время, в течение которого на контактные поверхности от электродов подается сварочный ток. При этом учитываются потери тепла от свободных поверхностей в окружающую среду. Если сварочный ток слишком мал, простое увеличение времени сварки не приведет к получению сварного шва. Когда сварочный ток достаточно высок, параметры сварочного ядра урастут с увеличением времени сварки, пока не достигнет размера, аналогичного площади контакта острия электрода. Если время сварки продлится, произойдет выброс электрода. В худшем случае электрод может прилипнуть к заготовке.

На выбор оптимальных параметров и качество контактной сварки влияют рабочие характеристики самого сварочного аппарата. Электрические характеристики включают:

• время динамической реакции сварочного тока и магнитные/индуктивные потери, обусловленные размером сварочного окна и количеством магнитных материалов в горловине;

• продолжительность нарастания тока сварочного процесса должно иметь решающее значение, так как общее время сварки часто очень короткое;

• магнитные потери при точечной сварке являются одним из важных факторов, которые следует учитывать при контроле рабочего процесса. 

Механические характеристики сварочного аппарата включают такие показатели, как скорость (ускорение) движения электрода, а также жесткость нагрузочной рамы или рычага. Если движение электрода происходит слишком медленно, при выступающей сварке легко может произойти вылет электрода.