Точечная холодная сварка

Версия для печатиВерсия для печати

Точечная холодная сварка применяется для соединения внахлестку листовых материалов. Сварной шов (сварная точка) получается в результате вдавливания пуансонов в заготовки. Соединение образуется в результате значительной деформации металла, поэтому оно упрочнено по отношению к основному металлу деталей.

В практике чаще всего применяется точечная холодная сварка:

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

Точечная холодная сварка без предварительного зажатия заготовок

Подразделяется на одностороннюю и двустороннюю.

Двусторонняя точечная холодная сварка без предварительного зажатия

Подготовленные заготовки 1 устанавливают между соосно расположенными пуансонами 2 и 4. Под воздействием усилия осадки, рабочие выступы 3 вдавливаются в металл свариваемых деталей, обеспечивая необходимую для получения соединения пластическую деформацию. Полученный сварной шов представляет собой дискретную последовательность сварных точек.

Двусторонняя Точечная холодная сварка без предварительного зажатия заготовок

  1. свариваемые детали
  2. пуансоны
  3. рабочий выступ
  4. опорная ограничивающая поверхность

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

Односторонняя точечная холодная сварка без предварительного зажатия заготовок

Применяют при необходимости получения ровной поверхности сварного соединения с какой - либо одной стороны. Соединяемые в нахлестку детали 1 размещают на плоском основании. Штампы заданной формы вдавливаются в материал.

Односторонняя точечная холодная сварка без предварительного зажатия заготовок

  1. свариваемые детали
  2. пуансоны
  3. рабочий выступ
  4. опорная ограничивающая поверхность

Недостатком данного способа является коробление соединяемых материалов (особенно при толщине более 4 мм) изготовленных из сплавов с малой пластичностью (алюминиевые сплавы). Вследствие коробления сварка каждой последующей точки или ослабляет предыдущую точку или разрушает ее. Для устранения этого явления процесс производят с предварительным зажатием.

Точечная холодная сварка с предварительным зажатием заготовок

Также делится на два вида - одностороннюю и двустороннюю.

Одно- и двусторонняя точечная холодная сварка с предварительным зажатием заготовок

Данный способ позволяет устранить коробление свариваемых деталей 1 за счет использования прижимов 2. Прижатие деталей рабочими поверхностями прижимов (напряжения прижима 29 - 49 МПа, площадь прижима должна превышать площадь пуансонов в 15 - 20 раз) производится или одновременно с вдавливанием штампов 3, или до вдавливания. Необходимость приложения дополнительного усилия прижатия Q не позволяет использовать этот способ для соединения нежестких заготовок.

Точечная холодная сварка с предварительным зажатием заготовок Точечная холодная сварка с предварительным зажатием заготовок

1 - свариваемые детали; 2 - прижим; 3 - рабочие пуансоны; Р - усилие сварки; Q - усилие прижима

Режимы и формы пуансонов

Данный способ характеризуется степенью деформации ε (процентное отношение глубины вдавливания пуансонов к суммарной толщине соединяемых металлов).

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

В таблице приведена наименьшая величина степени деформации, необходимая для точечной холодной сварки.

Металл Минимальная величина ε, необходимая для образования надежного сварного соединения %
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 степени деформации 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 сварного соединения.

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

Формы рабочих выступов пуансонов

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

Металл Давление конце деформации, МПа
Отожженный алюминий 300 - 600
Нагартованный алюминий 1100 - 1175
Отожженная медь 1150 - 1170
Нагартованная медь 1400 - 2500

Области применения точеной холодной сварки

  • при оконцевании алюминиевых токопроводящих элементов медными накладками и выводами ("флажками") для обеспечения надежного электрического контакта
  • при армировании алюминиевых токопроводящих шин медью
  • для соединения алюминиевых ребер с радиаторами силовых полупроводниковых приборов взамен литых и прессованных охладителей
  • при изготовлении электрических конденсаторов
  • для стыковки медных и алюминиевых шин
  • для соединения алюминиевых ручек с корпусами алюминиевых кастрюль