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.
- свариваемые детали
- пуансоны
- рабочий выступ
- 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.
- свариваемые детали
- пуансоны
- рабочий выступ
- 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.
1 – свариваемые детали; 2 – прижим; 3 – рабочие пуансоны; Р – усилие сварки; Q – усилие прижима |
Режимы и формы пуансонов
Данный способ характеризуется степенью деформации ? (процентное отношение глубины вдавливания пуансонов к суммарной толщине соединяемых металлов).
Для получения прочного соединения минимальная глубина вдавливания рассчитывается по формуле:
(h1+h2)min = ?(S1 + S2)/100,
где: h1+h2 – глубина внедрения, в мм;
S1 и S2 – толщины свариваемых листов, в мм;
? – степень деформации материала свариваемых деталей.
В таблице приведена наименьшая величина степени деформации, необходимая для точечной холодной сварки.
Металл | Минимальная величина ?, 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 ? разрушается основной металл, а у сварной точки – максимальное сопротивление срезу. Если ? завышена, то разрушение произойдет в наиболее слабом поперечном сечении, если ? занижена – в месте сварного соединения.
При точечной холодной сварке в основном применяют штампы с прямоугольными и круглыми рабочими выступами.
Ширина рабочих выступов пуансонов прямоугольной формы В = (1 – 3)?; длина L = (5 – 7)В. При соединении очень тонких листов фольги В>3?. Диаметр рабочего выступа пуансонов круглой формы d = (2 – 3,5)?.
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