Холодная точечная сварка

Версия для печатиВерсия для печати

Точечная холодная сварка применяется для соединения внахлестку листовых материалов. Сварное соединение (сварная точка) получается в результате вдавливания пуансонов в заготовки. Сварная точка образуется в результате значительной деформации металла, поэтому она упрочнена по отношению к основному металлу заготовок.

В практике чаще всего применяется холодная сварка:

  • без предварительного зажатия заготовок
  • с односторонним деформированием
  • с предварительным зажатием

При точечной сварке без предварительного зажатия заготовок, подготовленные к сварке заготовки 1 устанавливают между соосно расположенными пуансонами 2,4. Под воздействием усилия осадки, рабочие выступы 3 пуансонов вдавливаются в металл заготовок, обеспечивая необходимую для сварки пластическую деформацию. Полученный сварной шов представляет собой дискретную последовательность сварных точек.
Точечная холодная сварка без предварительного зажатия заготовок
1 – свариваемые детали; 2 – пуансоны; 3 – рабочий выступ; 4 – опорная ограничивающая поверхность
Рисунок 1 - Двусторонняя холодная сварка без предварительного зажатия заготовок

Для получения прочного соединения минимальная глубина внедрения пуансонов рассчитывается по формуле:
(h1+h2)min = ε(S1 + S2)/100,
где: h1+h2 - глубина внедрения пуансонов, в мм;
S1 и S2 - толщины свариваемых листов, в мм;
ε - степень деформации материала заготовок.

Прочность сварной точки составляет 0,75 - 0,9 прочности основного металла.

Точечную сварку с односторонним деформированием применяют при необходимости получения ровной поверхности сварного соединения с какой - либо одной стороны. Соединяемые в нахлестку заготовки 1 размещают на плоском основании. Пуансоны заданной формы вдавливаются в заготовки.
Точечная односторонняя холодная сварка без предварительного зажатия заготовок
1 – свариваемые детали; 2 – пуансоны; 3 – рабочий выступ; 4 – опорная ограничивающая поверхность
Рисунок 2 - Односторонняя холодная сварка без предварительного зажатия заготовок

Недостатком данного способа является коробление заготовок (особенно при толщине заготовок более 4 мм) изготовленных из сплавов с малой пластичностью (алюминиевые сплавы). Вследствие коробления сварка каждой последующей точки или ослабляет предыдущую точку или разрушает ее.

Точечная сварка с предварительным зажатием заготовок, позволяет устранить коробление заготовок 1 за счет использования прижимов 5. Прижатие заготовок рабочими поверхностями прижимов (напряжения прижима 29 - 49 МПа, площадь прижима должна превышать площадь пуансонов в 15 - 20 раз) производится или одновременно с вдавливанием пуансонов 2, или до вдавливания. Необходимость приложения дополнительного усилия прижатия Р3 не позволяет использовать этот способ при сварке нежестких заготовок.
Точечная холодная точечная сварка с предварительным зажатием заготовок
1 – свариваемые детали; 2 – пуансоны; 5 – прижимы
Рисунок 3 – Холодная точечная сварка с предварительным зажатием заготовок

Точечная холодная сварка характеризуется степенью деформации ε (процентное отношение глубины вдавливания пуансонов к суммарной толщине соединяемых заготовок). В таблице приведена наименьшая величина степени деформации, необходимая для точечной холодной сварки.

Металл

Минимальная величина ε, необходимая для образования надежного соединения при холодной точечной сварке %

Индий (In)

10 - 15

Золото (Au)

30 - 35

Серебро (Ag)

50 - 86

Свинец (Pb)

55 - 85

Алюминий (Al)

60 - 70

Титан (Ti)

70 - 75

Алюминиевые сплавы

75 - 90

Кадмий (Cd)

80 - 86

Медь (Cu)

85 - 90

Никель (Ni)

85 - 90

Железо (Fe)

85 - 92

Олово (Sn)

86 - 88

При оптимальной ε разрушается основной металл, а у сварной точки - максимальное сопротивление срезу. Если ε завышена, то разрушение произойдет в наиболее слабом поперечном сечении, если ε занижена - в месте сварки.

При холодной точечной сварке в основном применяют пуансоны с прямоугольными и круглыми рабочими выступами.

Формы рабочих выступов пуансонов
Рисунок 4 – Формы рабочих выступов пуансонов
Ширина рабочих выступов пуансонов прямоугольной формы В = (1 - 3) Δ; длина L = (5 - 7)В. При сварке очень тонких листов фольги В>3δ. Диаметр рабочего выступа пуансонов круглой формы d = (2 - 3,5)δ.

Металл

Давление при холодной точечной сваре в конце деформации, МПа

Отожженный алюминий

300 - 600

Нагартованный алюминий

1100 - 1175

Отожженная медь

1150 - 1170

Нагартованная медь

1400 - 2500

Холодная точечная сварка применяется:

  • при оконцевании алюминиевых токопроводящих элементов медными флажками или кабельными наконечниками;
  • при армировании алюминиевых токопроводящих шин медью;
  • при сварке алюминиевых ребер с радиаторами полупроводниковых приборов;
  • при изготовлении электрических конденсаторов;
  • при изготовлении алюминиевой посуды и емкостей.