4. Технология конТакТной сварки

4.3.1. Программирование процессов контактной сварки
Точечная и шовная сварка имеют ряд особенностей: надежную герметиза-
цию и защиту от атмосферных газов; высокое давление в зоне сварки на всех 
стадиях процесса; интенсивное перемешивание металла; кратковременность 
нагрева и минимальную протяженность зоны термического влияния; высо-
кую концентрацию напряжений на периферийных участках точек.
Современное оборудование для контактной сварки позволяет в широких 
пределах регулировать процессы нагрева и деформирования металла и таким 
образом эффективно управлять термодеформационным циклом. У боль-
шинства современных технологических систем имеется возможность регу-
лирования скорости нагрева и охлаждения; предварительного и повторного 
нагрева внутри цикла сварки; ступенчатого и в ряде случаев плавного изме-

---

97
4. Технология конТакТной сварки
нения давления электродов за цикл, а следовательно, эффективного управ-
ления значением и знаком остаточных напряжений.
Программирование режима заключается в рациональном выборе формы 
импульса сварочного тока и изменении сварочного усилия за цикл сварки, 
а также их временных параметров, что дает возможность эффективно управ-
лять качеством соединений и обеспечивать условия для предупреждения де-
фектов.
Наиболее рациональная циклограмма изменения усилия и тока, харак-
терная для точечной и, частично, шовной сварки, приведена на рис. 4.6. Ци-
клограмма усилия имеет три части: I, II, III — примерные границы этапов 
формирования соединения.
На I этапе предварительное сжатие F
сж
служит для устранения зазоров 
между деталями, получения требуемых значений r
ээ
 
в холодном состоянии, 
предупреждения начальных наружных и внутренних выплесков, вытесне-
ния технологических прослоек.
Монотонное нарастание F
св
нa II этапе позволяет поддерживать постоян-
ство давления между деталями, компенсируя рост площади контактов и ди-
аметра жидкого ядра.
На III этапе условно выделяют два участка — а и b. На участке а, неболь-
шом по длительности (обычно 0,02–0,1 с), усилие F
св
постоянно, эта выдерж-
ка необходима для начала кристаллизации, частичного охлаждения слоев 
металла и, следовательно, предупреждения глубоких вмятин при проковке.
На участке b усилие сжатия значительно увеличивают до F
ков
(усилие про-
ковки) и поддерживают длительно почти до полного охлаждения в целях сни-
жения растягивающих напряжений, предупреждения горячих трещин и ра-
ковин, а также уменьшения короблений узлов.
Рис. 4.6. Рациональная циклограмма точечной сварки

---

98
Т
еория
и
Технология
конТакТной
сварки
Циклограмма тока тоже имеет три части в соответствии с этапами процес-
са: ток подогрева i
под
, возрастающий ток сварки i
св
и спадающий ток i
спад
для 
замедления охлаждения. Скорость нарастания и спада токов, а также их дли-
тельность должны соответствовать материалам и толщинам свариваемой кон-
струкции, так как они определяют скорость нагрева и охлаждения металла.
На практике в зависимости от толщины, свойств, конфигурации и ответ-
ственности узлов, качества сборки, а также реальных возможностей свароч-
ного оборудования циклограмма усилия может быть упрощена. В частности, 
оборудование для плавного изменения усилия сжатия пока не получило ши-
рокого распространения, поэтому его изменяют ступенчато.
При точечной сварке наиболее часто используют циклограмму с постоянным 
усилием (рис. 4.7, а) и сварочным импульсом переменного тока (рис. 4.8, а). Сварка 
металлов относительно небольшой толщины (до 3 мм) не требует повышен-
ного усилия проковки. Для деталей большой толщины и имеющих склон-
ность к горячим трещинам металлов применяют циклограмму (рис. 4.7, б) 
с усилием проковки F
ков
.
Время приложения усилия должно быть с небольшим запаздыванием
t
ков
= 0,025–0,18 с. При запаздывании проковки на большее время металл 
успевает закристаллизоваться с образованием трещин. При ранней проковке 
увеличиваются пластические деформации и появляются глубокие вмятины. 
Проковка, кроме предотвращения образования трещин, устраняет усадоч-
ные дефекты в литом ядре, снижает общую деформацию изделия и суще-
ственно повышает усталостную прочность соединения.
Для устранения зазоров и предупреждения выплесков, а также при свар-
ке деталей с предварительно нанесенным покрытием (клеем, лаком, грун-
том) используют циклограмму, представленную на рис. 4.7, в. Например, 
при сварке деталей большой толщины (5 мм и более) для снижения и ста-
билизации контактного сопротивления применяют предварительное сжатие 
с повышенным усилием. Циклограмму на рис. 4.7, г, наиболее соответству-
ющую теоретической циклограмме (см. рис. 4.6), используют при сварке де-
талей толщиной свыше 4 мм.
Программу нагрева зоны сварки в большинстве случаев задают в виде од-
ного импульса сварочного тока, как это показано на рис. 4.7, а–г. Жесткий 
или мягкий режим получают, изменяя длительность сварочного импульса 
и его величину.
В некоторых случаях, для устранения сборочных зазоров и предупреж-
дения внутренних выплесков, используют предварительный подогрев зоны 
сварки дополнительным, до сварочного, подогревающим импульсом тока 
(циклограмма тока на рис. 4.7, д). Циклограмма усилия при этом может быть 
различной (рис. 4.7, а–г). Частично для этих же целей снижают скорость на-
грева за счет модулирования переднего фронта сварочного тока длительно-
стью t
н
(рис. 4.9, г).

---

99
4. Технология конТакТной сварки
Рис. 4.7. Циклограмма тока и усилия при точечной сварке: а — с постоянным уси-
лием сварки; б — с приложением ковочного усилия; в — с предварительным сжа-
тием и проковкой; г — со ступенчатым изменением сварочного усилия, проковкой 
и обжатием; д — с предварительным подогревом; е — с последующим подогре-
вом; ж — с тремя импульсами: сварочным, подогревающими предварительным 
и последующим
В целях проведения термообработки, снижения величины усилия про-
ковки F
ков
, в частности снижения вероятности возникновения горячих 
трещин, применяют подогрев дополнительным после сварочного им-
пульсом тока (циклограмма тока на рис. 4.7, е) в сочетании с любой ци-
клограммой усилия. Скорость охлаждения уменьшают также путем за-
медленного спада заднего фронта импульса сварочного тока за время