Что такое рельефная сварка, каковы ее преимущества и недостатки? Сфера применения

Различают три основные разновидности контактной сварки. В их числе, помимо точечной и шовной, представлена рельефная сварка. Все указанные технологии объединены единым принципом работы: когда напряжение подается на электроды в процессе их соприкосновения, возникает короткое замыкание. Металл, который подвергается воздействию, становится пластичным и частично плавится. В результате диффузионных процессов слои материалов соединяются.

Что такое рельефная сварка

Рельефная сварка представляет собой разновидность контактной сварки, при которой соединение формируется на отдельных участках деталей. Такое соединение связано с геометрическими формами деталей, в том числе по специально созданным на заготовках выступам и рельефам.

По своей сути рельефная сварка схожа с шовной: сварной шов в обоих случаях представляет собой сплошную линию из сварных точек. Ее отличие от контактной точечной сварки состоит в том, что контакт между изделиями в данном случае формируется не за счет формы электродов, как при точечной сварке, а формой поверхности.

Рельефы могут иметь как искусственное, так и естественное происхождение. Выступы для сварки могут присутствовать как на одной детали, так и на обеих одновременно.

Изготовление таких рельефов на производстве целесообразно совмещать с формовкой деталей в процессе ее вырубки и штамповки. Это позволяет повысить точность штамповки и снизить трудоемкость.

Проводится рельефная сварка по ГОСТ 15878-79 «Контактная сварка. Соединения сварные» с использованием специального оборудования, которое автоматизирует процесс.

Особенностью рельефной сварки является то, что она может применяться там, где другие виды контактной сварки использовать невозможно.

Преимущества и недостатки

Как и любая технология, рельефная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Слабым местом любой сварки является ее околошовная зона, которая может в конечном итоге отрицательно повлиять на прочность изделия. В задачи любой сварки входит максимальное сокращение этой зоны. Преимущество метода рельефной сварки состоит в том, что она предполагает ускоренный временной промежуток для воздействия повышенных температур на изделие, что сокращает распространение тепла и делает околошовную зону минимальной.

Полученные швы хорошо выдерживают перепады температур, трение, высокое давление, динамические нагрузки.

Рельефная сварка предполагает использование автоматических сварочных установок, которые позволяют добиться нужных геометрических параметров изделий. Ручная рельефная сварки практикуется в исключительных случаях. Но, с другой стороны, необходимость применения дорогостоящего производственного оборудования для сварки выступает недостатком и ограничением данного способа.

Важным преимуществом такой сварки является высокая производительность: сварочная машина за одну проходку может соединить несколько десятков сварных точек. Их количество зависит только от того, сколько было предварительно отштамповано выступов с рельефом под сварку.

Точная штамповка и плотное прилегание деталей обеспечивает высокое качество изделий, полученных в результате рельефной сварки. Также немаловажный плюс способа – высокие эстетические составляющие, когда соединения отличаются небольшой околошовной зоной, которая за время плавления не успевает сильно прогреться, а стыки практически незаметны на поверхности.

Если сравнивать этот тип варки с точечной контактной, то преимуществом рельефной станет небольшой расход электродов.

В числе других преимуществ можно выделить:

1. Возможность сварки сразу в нескольких местах.
2. Высокая маневренность и гибкость способа: он может использоваться для сварки деталей с разной толщиной, сечением, с материалами с различными теплофизическими свойствами.
3. Возможность применения для сварки окисленных металлов.
4. Не требуется предварительная зачистка заготовок.
5. Электроды меньше изнашиваются, а на деталях нет вмятин от них.
6. Такое сваривание применимо при невозможности использования иных методов.
7. Оборудование для рельефной сварки проще, чем многоэлектродное.

При этом рельефной сварке присущи определенные недостатки и ограничения, которые нельзя не учитывать при разработке технологии и оценке ее экономической обоснованности. Недостатком рельефной сварки является потребление больших энергомощностей для сваривания деталей. В числе прочих отрицательных черт данной технологии можно отнести:

1. Сложная конструкция сварочной головки и механизма сжатия, если предстоит сварка нескольких рельефов.
2. Необходимость усложнения конструкции используемых электродов при многорельефной сварке.
3. Более высокая вероятность выплесков металлов при включении сварочного тока.

Наконец, использование способа рельефной сварки не всегда экономически оправдано, что объясняет ее применение только на массовых производствах. Связано это с тем, что производителю приходится нести дополнительные затраты на создание рельефа на заготовках с помощью штамповки, высадки или точения.

Сферы применения

С точки зрения используемых материалов, рельефная сварка наиболее эффективна на нелегированных низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталях, а также на низко- и среднелегированных.

Так как метод отличается высокой текучестью, то он не применяется на медных и алюминиевых сплавах.

Такая сварки применяется в целях соединения деталей из титановых сплавов, сталей, цветных металлов. Контактная рельефная сварка применяется на массовом производстве, которое требует высокой прочности соединения, эстетики, пластичности шва в сочетании с прочностью. В числе сфер, которые чаще всего практикуют рельефную сварку:

• авиастроение;
• автомобильное производство;
• промышленность;
• машиностроение;
• радиотехника;
• приборостроение.

Таким способом производят корпусы самолетов и автомобилей (например, используется для крепления скоб к капоту, петель для навески дверей к кабине), сборные конструкции, используемые в системах автоматизации.

Сварка также может использоваться для изготовления метизов для промышленности, для матриц и корпусов и пр. В приборостроении практикуется применение метода для соединения деталей с малым сечением и различными покрытиями, для соединения болтов и гаек. В радиотехнике – для прикрепления проволоки к тонким деталям.

Какие бывают виды

Рельефная сварка классифицируется по форме кромок и способам стыковки поверхностей. По последнему критерию различают две разновидности сварки:

1. Внахлест.
2. Т-образная.

Внахлест

При сварке внахлест форма изделия определяется кромкой: формой, расположением и количеством швов. Наиболее распространенной является сварка внахлест с отштампованными заранее рельефами.

При сварке внахлест могут быть использованы разные виды рельефов. Чаще всего используются сферические рельефы. Соединение в разрезе в данном случае будет иметь круглую форму. Для получения вытянутых соединений применяют продолговатые формы выступов.

В процессе соединения деталей сварщиками также могут применяться кольцевые и прямоугольные рельефы, которые хорошо обеспечивают прочность и герметичность.

Вместо рельефов при необходимости соединения деталей с большой толщиной могут использоваться специальные промежуточные вставки.

Т-образная сварка

Т-образная сварка, или сварка по типу таврового соединения позволяет соединять торцевые части детали методом стыка. Герметичности можно достигнуть при соединении деталей методом паз-гребень с помощью специального отверстия. Данная разновидность применяется в процессе сварки стержней, гаек, труб и пр.

Выбор режима

Режимы рельефной сварки разрабатываются на предприятии индивидуально на основании ГОСТа, инструкций и характеристик оборудования, которое действует на предприятии, с точки зрения его мощности.

При выборе режима используются следующие параметры:

1. Характеристики стали: ее класс, толщина.
2. Параметры тока: его сила, ступень трансформатора.
3. Временные, а также физико-механические параметры: усилие сжатия, выдержка под током и выдержка проковки.

При выборе режима важно правильно рассчитать интенсивность тока, чтобы рельефы, которые нагреваются, не подвергались излишним деформациям до формирования зоны расплавления. Если металл рельефов расплавится при соединении, то это в конечном итоге сделает изделие непрочным.

Таким образом, рельефная сварка в основном используется на промышленных сварочных установках, гораздо реже используется ручная сварка. Соединения при этом формируются за счет обеспечения пластичности специальных выступов или рельефов, созданных на деталях искусственно или естественно. Рельефная сварка обладает рядом достоинств, которые определяют ее широкое применение. Это высокая производительность, компактность сварных швов и возможность расположения рельефов ближе к кромке, возможность обеспечения высокой герметичности и эстетических свойств. При этом необходимость дополнительных затрат на создание выступов и некоторые ограничения метода не всегда делают его оправданным с экономической и технологической точек зрения. Рельефная сварка в основном применяется на промышленных массовых производствах, в которых придается высокое значение прочности: автомобилестроении, самолетостроении, радиоэлектронике, приборостроении и пр. Различают две разновидности сварки: внахлест и Т-образная.