Конденсаторная сварка

Конденса́торная сва́рка (англ. Capaсitor discharge welding) — разновидность контактной сварки, называемой ещё импульсной. Осуществляется за счёт энергии короткого импульса тока при разряде батареи конденсаторов.

Общие сведения

В СССР конденсаторная сварка появилась в конце 30-х годов XX века. Первоначально она использовалась преимущественно для соединения с металлическим листом различных крепёжных элементов: шпилек, втулок, гвоздей крепления изоляции, лепестков заземления. Позднее этот вид сварки получил широкое распространение для соединения мелких деталей и металла малых толщин в приборостроении и в производстве электронных компонентов. Следует отметить, что при сварке двух элементов различных толщин решающую роль играет деталь с меньшим сечением, которое не должно выходить за возможности сварочной машины. Вторая же деталь может иметь сколь угодно большую толщину, что значительно расширяет применение конденсаторной сварки. В соединении мелких деталей и металла малых толщин эта сварка по производительности, качеству и экономичности оказалась практически вне конкуренции.

Технологические особенности

Конденсаторная сварка является разновидностью контактной сварки, в которой на расплавление металла расходуется энергия, запасённая в конденсаторах большой ёмкости. Разряд конденсаторов, а следовательно и выделение накопленной энергии, происходит почти мгновенно (1—3 мс). Это минимизирует зону термического влияния в сварном соединении. Кроме того, простота дозирования энергии и усилия осадки приводит к стабильно высокому качеству соединения.

Используемое оборудование

По используемому оборудованию конденсаторную сварку разделяют на трансформаторную и бестрансформаторную. Преимуществом последней, является простота конструкции. Преимущество трансформаторной сварки заключается в возможности обеспечить процесс сварки бо́льшей мощностью. Это происходит за счёт заряда конденсатора при бо́льшем напряжении и разряда через понижающий трансформатор, создающий (при меньшем напряжении) значительно более высокие токи сварки. При бестрансформаторной конденсаторной сварке приходится ограничивать напряжение зарядки конденсаторов и, соответственно увеличивать их емкость, что приводит к увеличению времени сварки и ограничению нижнего предела толщин свариваемого материала.

Основные приёмы

По технологическим приёмам разделяют точечную, шовную и стыковую конденсаторную сварку.

• Точечная сварка обычно используется для выполнения соединений в электронной, электровакуумной технике и прецизионном приборостроении. Кроме того, точечная сварка может быть использована для соединений деталей с большим соотношением толщин.

• Шовная (роликовая) сварка обычно применяется для сварки чувствительных элементов мембранного или сильфонного типов и электровакуумных приборов. По своей сути она представляет собой ряд точечных, перекрывающихся соединений, являющихся сплошным, герметичным швом. Электроды выполняются в виде вращающихся роликов.

• Стыковая сварка разделяется на сварку оплавлением и сопротивлением. Исторически первым применением разряда конденсаторов для соединения металлов является ударная конденсаторная сварка — разновидность стыковой сварки оплавлением. Технологически при оплавлении разряд конденсатора за счёт повышенного напряжения возникает до непосредственного контакта свариваемых деталей, оплавляет их торцы, а само соединение происходит при осадке. В случае сварки сопротивлением разряд конденсатора происходит в момент контакта свариваемых торцов деталей.

Частным случаем конденсаторной сварки оплавлением является приварка крепёжных элементов: шпилек, втулок, гвоздей и т. п. Их диаметр обычно варьируется от 2 до 12 мм. Обязательным условием является наличие в основании привариваемых элементов осевого выступа в виде цилиндра с диаметром от 0,6 до 0,75 мм и высотой от 0,55 до 0,75 мм. Это служит двум целям:

• Позволяет точно, по предварительному кернению, определить место приварки элемента на поверхности заготовки.
• Обеспечивает поджиг и устойчивое горение сварочной дуги по всей поверхности привариваемого элемента при осуществлении разряда конденсатора.

Основные преимущества

1. Высокая производительность.
2. Минимальная зона термического влияния за счёт высокой плотности энергии и краткости импульса.
3. Прочность соединения.
4. Простота технологии, не требующей высокой квалификации персонала.
5. Равномерность нагрузки электросети при больших сварочных токах.

Некоторые недостатки

1. Ограничения по максимальным сечениям.
2. Необходимость специального оборудования.

См. также

• Kondensatorimpulsschweißen (нем.)

Литература

• Сварка и резка материалов : учеб. пособие для нач. проф. образования / [М. Д. Банов, Ю. В. Казаков, М. Г. Козулин и др.]; под ред. Ю. В. Казакова. — 9-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2010. — 400 с. ISBN 978-5-7695-7590-7
• Точечная конденсаторная сварка // Большая энциклопедия нефти и газа