Надоело проделывать дыры в тонком листовом металле с помощью сварочного аппарата MIG? Я был там. Я провел три выходных, пытаясь залатать поддон пола на "Мустанге" 65-го года, гоняясь за прожогами с MIG-горелкой до тех пор, пока мне не захотелось закричать. После нескольких лет изготовления панелей я понял, что иногда лучшим инструментом является вовсе не дуговая сварка, а точечная.
Но большинство руководств читаются как учебник физики в колледже. Когда я покупал свой первый портативный прибор, меня не волновали "последствия джоулева нагрева"; я просто хотел знать, почему мой выключатель постоянно срабатывает и почему мои сварные швы отклеиваются.
В этом руководстве я избавлю вас от жаргона. Вы узнаете, как именно работает точечная сварка, о тяжелой реальности удержания 30-фунтового аппарата и о простом "тесте на отслаивание", который гарантирует, что ваши швы никогда не провалятся.
Что такое точечная сварка?
Давайте отбросим определения из учебников по машиностроению. Пятно сварка это именно то, что звучит: сварка двух кусков металла в одном точечном месте.
Это, пожалуй, самый простой способ соединения листового металла. Вам не нужен шлем с затемняющей линзой, и вам определенно не нужны годы практики, чтобы все получилось.
Без заправки, без газа, только давление
Если вы когда-нибудь пробовали сварку MIG или TIG, вы знаете, что такое борьба. Приходится покупать дорогие баллоны с защитным газом, катушки проволоки и присадочные прутки. Все это быстро увеличивается.
Точечная сварка отбрасывает все это в сторону.
- Провода нет: Вы не добавляете дополнительный металл в соединение.
- Нет газа: Вам не нужно защищать сварку от воздуха.
- Расходные материалы отсутствуют: Кроме электричества, вы ничего не "расходуете".
Он работает исключительно на основе тепла и давления. Вы просто используете электричество, чтобы сплавить два имеющихся листа нового металла вместе. Это делает его более чистым, дешевым и гораздо менее хлопотным для новичка, который может установить его в гараже.
Концепция "самородка"
Как же на самом деле происходит соединение?
Представьте, что вы зажимаете два металлических листа между двумя медными пальцами (электродами). Когда вы нажимаете на курок, мощный разряд электричества проникает из одного пальца в другой.
Потому что металл сопротивляется потоку электричестваИ становится жарко. Очень жарко.
Под воздействием тепла металл плавится прямо в центре, где два листа соприкасаются. В результате между слоями образуется крошечный бассейн жидкой стали. Мы называем это "Самородок".
Когда ток прекращается, самородок мгновенно остывает. Жидкость превращается обратно в твердый металл, и два ваших отдельных листа теперь физически сплавлены в одну деталь в этой конкретной точке. Снаружи вы можете увидеть лишь небольшую ямочку, но внутри все плотно закрыто.
Теперь, когда вы знаете, что это такое, давайте посмотрим, зачем вам это нужно.
Плюсы и минусы точечной сварки
Подходит ли этот инструмент для вашего конкретного проекта? Это зависит от обстоятельств. Точечная сварка - это специализированный навык, а не волшебная палочка для любого ремонта.
Плюсы (почему вы должны использовать его)
Есть три основные причины, по которым автосервисы и заводы любят этот процесс.
- Скорость: Он невероятно быстрый. Обычный сварной шов занимает менее одной секунды. Вы сможете отремонтировать панель за долю того времени, которое требуется для сварки MIG.
- Аккуратность: Не нужно шлифовать грязные шарики. Металл остается ровным. Если вы занимаетесь кузовными работами, это означает, что вам нужно меньше шпатлевки и меньше шлифовки в дальнейшем.
- Никаких постоянных расходов: Это лучшая часть для вашего кошелька. Никаких катушек с проволокой. Никаких баллонов с защитным газом. Как только вы купите машину, она, по сути, будет работать бесплатно.
Cons
Однако аппарат точечной сварки не может полностью заменить стандартный сварочный аппарат. У него есть строгие физические ограничения.
- Ограниченные суставы: Вам придется использовать "соединения внахлест". Это означает, что металлические листы должны накладываться друг на друга внахлест. Это не подходит для соединения труб, уголков или толстых балок.
- Вопросы достижения: Вы ограничены длиной клещей. Если вам нужно сварить центральную часть капота большого автомобиля, руки аппарата могут не достать достаточно глубоко. В основном вы ограничены работой вблизи краев металлических листов.
Если плюсы для вас перевешивают минусы, следующий шаг - определить, совместимы ли ваши материалы.
Лучшие металлы для точечной сварки (и те, которых следует избегать)
Не все металлы созданы одинаковыми. Одни хотят, чтобы их сваривали точечной сваркой, а другие будут бороться с вами на каждом шагу. Зная разницу, вы избавите себя от головной боли.
Низкоуглеродистая сталь (лучше для новичков)
Если вы новичок в этом деле, начните отсюда. Сталь с низким содержанием углерода (часто называемая мягкой сталью) - самый простой материал для обучения.
Он обладает идеальным балансом электрического сопротивления. Он быстро нагревается, предсказуемо плавится и прочно сплавляется. Она чрезвычайно снисходительна к ошибкам новичков. Если вы немного нарушили время, мягкая сталь, как правило, все равно будет держаться.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь полностью сваривается, но у нее другой характер.
Она обладает более высоким электрическим сопротивлением, чем низкоуглеродистая сталь. Это означает, что она нагревается гораздо быстрее. Поскольку она так быстро нагревается, обычно приходится снижать настройки. Используйте меньший ток или сократите время сварки. Если вы будете обращаться с ним точно так же, как с мягкой сталью, вы можете перегреть металл и деформировать ваш проект.
Алюминий (сложнее, чем вы думаете)
Вы можете подумать, что алюминий - это просто, потому что он легкий. На самом деле это кошмар для большинства домашних сварщиков.
Алюминий очень хорошо проводит электричество - почти так же хорошо, как медь. Вместо того чтобы сопротивляться току и выделять тепло, алюминий пропускает электричество через себя. Чтобы сформировать самородок, необходим мощный всплеск энергии.
У большинства доступных ручных аппаратов просто не хватит энергии для этого. Для надежной точечной сварки алюминия обычно требуется дорогое оборудование промышленного класса.
Оцинкованная сталь（Предупреждение о безопасности）
Здесь нужно быть осторожным. Оцинкованная сталь - это обычная сталь, покрытая цинком для предотвращения ржавчины.
При нагревании цинка он сгорает и образует белый дым. Этот дым токсичен. Вдыхание его может вызвать "лихорадка от металлического дымаЭто похоже на ужасный грипп".
Цинк также действует как клей на ваших медных электродах. Вы услышите отчетливое "шипение", а ваши наконечники прилипнут к металлу. Если вам придется сваривать таким способом, строго отшлифуйте цинк, наденьте респиратор P100 и держите под рукой напильник, чтобы очищать наконечники после каждого нескольких сварных швов.
Теперь давайте посмотрим, как это происходит.
Основное оборудование, которое вам понадобится
Чтобы начать заниматься точечной сваркой, вам не понадобится целый фургон инструментов. Сам аппарат относительно прост, но каждая его деталь играет особую роль в том, чтобы сварной шов держался.
Источник питания (трансформатор)
Тяжелая коробка в сердце вашего сварочного аппарата - это трансформатор. Его задача - изменить электричество, поступающее из розетки.
Он принимает высокое напряжение и преобразует его в большой ток.
Подумайте об этом, как о мойке под давлением по сравнению с пожарным шлангом. Вам не нужно высокое давление (напряжение), вам нужен огромный объем воды (амперы). Аппарат точечной сварки подает на металл тысячи ампер. Этот всплеск мощности вызывает быстрый нагрев, необходимый для мгновенного расплавления стали.
Медные электроды
Пальцы, которые касаются металла, всегда сделаны из меди. Вы можете удивиться, почему не из стали?
Если бы наконечники были стальными, они бы расплавились и приварились прямо к вашему проекту. Это было бы катастрофой.
Особенность меди в том, что она является фантастическим проводником. Она легко пропускает через себя электричество, не выделяя при этом много тепла. Стальная заготовка, однако, сопротивляется электричеству, что и создает тепло. Медные наконечники помогают отводить тепло от поверхности, обеспечивая расплавление. внутри простыни, а не снаружи.
Щипцы и рычаги
Это мускулы операции. Щипцы - это длинные руки, которые держат электроды, а рычаг перемещает их.
Независимо от того, используете ли вы ручной рычаг или педаль на крупной машине, эти рычаги обеспечивают механический рычаг. Они позволяют прикладывать сотни фунтов силы сжатия одним движением руки. Именно эта сила удерживает металл плоским, а ток - направленным.
Понимание внутренних деталей полезно, но какой именно тип машины вам следует купить?
Ручная и настольная машины: какая машина вам нужна?
В большинстве руководств все аппараты точечной сварки объединяются в одну категорию, но это сбивает с толку. Это два совершенно разных инструмента для двух совершенно разных работ.
Вам нужно решить, что важнее: сварщик для работы или работа для сварщика.
Ручной (губки)
Это стандартный выбор для тех, кто делает ремонт своими руками.
Он выглядит как тяжелые, огромные плоскогубцы, подключенные к шнуру питания. Вы физически держите его, поднимаете и зажимаете на материале. Они очень популярны, потому что портативный.
Если вы чините ржавое крыло на классическом автомобиле, вы не можете поставить всю машину на верстак. Придется нести сварочный аппарат к машине.
- Стоимость: Доступно. Вы можете найти достойные стартовые устройства по цене от $150 до $300.
- Лучшее для: Ремонт, крупные объекты и любители.
- Недостатки: Они быстро становятся тяжелыми. Держать 30-фунтовый аппарат на уровне плеч, чтобы сварить дверную коробку, - это как тренировка в спортзале. После третьего сварного шва ваши руки начнут дрожать, что может нарушить выравнивание.
- Совет профессионала: Следите за своим удлинителем. Однажды я подумал, что мой сварочный аппарат сломался, потому что сварные швы были слабыми. Оказалось, что я использовал дешевый и тонкий удлинитель. Эти аппараты требовательны к питанию; если вы будете морить их длинным и тонким шнуром, то потеряете силу тока, необходимую для того, чтобы сварка держалась. Если есть возможность, подключайте аппарат непосредственно к стене.
Пьедестал (стационарный)
Это большая установка. Он стоит на полу или прикручен к тяжелой скамье.
Вы не держите сварочный аппарат. Вместо этого вы держите металлическую деталь и продеваете ее между электродами. Усилие зажима регулируется ножной педалью, что оставляет обе ваши руки свободными для выравнивания металла.
- Стоимость: Дорогие. Это промышленные машины.
- Лучшее для: Работа на производстве. Если вы собираете 500 небольших металлических кронштейнов, это единственный способ сделать это.
- Недостатки: Его нельзя перемещать. Вы должны поднести каждую деталь к машине.
Какую бы машину вы ни выбрали, она станет практически пресс-папье, если вы пропустите самый важный этап всего процесса: чистку.
Необходимая подготовка поверхности
Большинство новичков винят аппарат, когда их сварные швы не получаются. Но в 90% случаев проблема не в сварщике. Это грязь на металле.
Точечная сварка работает исключительно на электрическом сопротивлении. Чтобы сопротивление генерировало тепло, электричество должно сначала проникнуть в металл.
Ржавчина, краска и окалина (это темное покрытие на новой стали) действуют как резиновая стена. Они являются изоляторами. Они останавливают поток тока.
Если вы попытаетесь сварить краску или ржавчину, произойдет одно из двух:
- Ничего: Машина гудит, но ток не течет, потому что цепь разорвана.
- "Поп": Ток пробивает себе путь через крошечную щель. Вместо ровного жужжания вы услышите громкий "CRACK", как при выстреле. Металл, по сути, взрывается в месте контакта, оставляя после себя зазубренную дыру и брызги расплава на рубашке.
Это не то же самое, что сварка с помощью палочки или флюса. Эти методы агрессивны; они могут прожечь слой ржавчины насквозь и все еще держаться. Точечная сварка не настолько щадящая. Она требует идеального контакта.
Прежде чем зажимать листы, обработайте их шлифовальной машинкой или наждачной бумагой. Удалите все пятна масла, ржавчины или покрытия. Металл должен выглядеть как зеркало. Если он не голый и не блестящий, он не готов к сварке.
Теперь, когда металл подготовлен, а машина настроена, можно приступать к склеиванию металла.
Как работает процесс (шаг за шагом)
Цикл точечной сварки очень быстрый. На автоматизированном автомобильном заводе он происходит быстрее, чем вы успеваете моргнуть. Но даже если вы делаете это вручную в своем гараже, физика точно такая же.
Он состоит из четырех отдельных этапов.
1. Время сжимать
Прежде чем нажать на выключатель, нужно зажмуриться.
Медные электроды (щипцы) прижимаются к металлическим листам. На этом этапе электричество не поступает. Вы просто применяете грубую механическую силу.
Это давление крайне важно. Оно заставляет два листа металла плотно прилегать друг к другу, закрывая все зазоры. Если вы попытаетесь пустить ток до того, как давление будет установлено, электричество вспыхнет, полетят искры, и вы прожжете дыру прямо в вашем проекте.
2. Время сварки
Это главное событие.
Когда давление становится стабильным, аппарат пропускает через наконечники электрический ток высокой частоты. Обычно это длится доли секунды.
Поскольку металлические листы сопротивляются потоку электричества, в месте их соприкосновения мгновенно накапливается тепло. Этот скрытый "самородок" плавится, превращаясь в жидкий бассейн. Медные наконечники остаются холодными, но сталь между ними достигает температуры плавления.
3. Время удержания
Именно об этом шаге забывают большинство новичков.
После прекращения действия электрического тока, Вы должны продолжать сжимать.
Сварной самородок еще горячий. Если вы сбросите давление сейчас, шов раскроется и разрушится. Удерживая давление еще секунду, вы даете самородку остыть и затвердеть. Давление действует как зажим, пока "клей" сохнет.
4. Освободите
Теперь вы можете отпустить.
Металл достаточно остыл, чтобы сохранить свою форму. Вы разжимаете щипцы, ослабляете давление и переносите заготовку на следующее место.
Вы выполнили все шаги, но как узнать, действительно ли сварной шов держится? Вам нужно его проверить.
Как узнать, что ваш сварной шов прочный（Peel Test)
Большинство промышленных руководств советуют проверять сварные швы с помощью "ультразвукового контроля" или рентгеновского оборудования. Это бесполезный совет для "сделай сам". У вас нет рентгеновского аппарата в подъезде.
Как можно доверять сварному шву, который вы не видите? Вы должны его разрушить.
Это называется Пилинг-тест. Это лучший способ настроить машину до того, как вы прикоснетесь к реальному проекту.
Как это сделать
- Возьмите два куска металлолома. Убедитесь, что они имеют ту же толщину, что и проект, который вы собираетесь построить.
- Сваривайте их в одной точке.
- Теперь разорвите их на части. Зажмите одну часть в тиски, возьмите другую плоскогубцами и снимите с нее кожуру, как с банана.
Чтение результатов
Если два листа разойдутся в месте соединения, значит, вы потерпели неудачу. Это "холодная сварка". Это означает, что металл не сросся, и вам нужно больше мощности или времени удержания.
Вы знаете, что у вас идеальный сварной шов, когда металл действительно рвется.
Хороший самородок прочнее, чем окружающий его металлический лист. Когда вы отделяете листы друг от друга, сварной шов не должен ломаться. Вместо этого сталь должна порваться. Вы хотите увидеть дыру, вырванную из одного листа, и металлическую "пуговицу", прилипшую к другому.
Если у вас не получилась "кнопка" или сварной шов моментально разошелся, не волнуйтесь. Вот как это можно исправить.
Распространенные ошибки новичков
Каждый новичок портит несколько кусков металла. Это часть кривой обучения. Если ваши первые несколько сварных швов не удались, не паникуйте. Как правило, причина кроется в том, что пошло не так.
Слабые или "холодные" сварные швы
Это самая распространенная проблема. Внешне сварка выглядит хорошо, но листы раздвигаются практически без усилий. Как правило, вам не хватило стартовой мощности. Настройка была слишком низкой, чтобы расплавить самородок.
Удивительно, но проблема также может быть слишком сильное давление. Звучит заумно, но если сжимать слишком сильно, то снижается электрическое сопротивление. Низкое сопротивление означает меньший нагрев. Если вы сильно давите на щипцы и получаете слабые швы, попробуйте немного ослабить давление.
Проделывание отверстий в металле
Это противоположная проблема. Вы нажимаете на курок, слышите громкий POPНа месте, где раньше был металл, виднеется дыра.
Ты его приготовила.
Скорее всего, вы слишком долго держали курок нажатым. Металл нагрелся настолько, что с него просто потекли капли. Это также может произойти, если ваши электроды неправильно расположены или находятся прямо на краю листа. Ток концентрируется на краю и выдувает его.
"Удар по краю"
Когда вы заделываете панель, возникает соблазн наложить сварку прямо на самый край шва. Не делайте этого.
Я испортил таким образом отличные крылья. Если электрод находится слишком близко к краю (меньше диаметра сварочного самородка), жидкому металлу негде сдерживаться. Он будет выплескиваться через край, как пончик из желе, оставляя некрасивую выемку, которую вам придется заделывать позже. Всегда оставляйте не менее 1/4 дюйма металла вокруг места сварки.
Слишком много брызг
Точечная сварка должна быть достаточно чистой. Если она звучит как хлопушка и рассыпает искры по гаражу, значит, что-то не так.
Проверьте поверхности. Ржавчина, краска и масло - враги хорошего сварного шва. Они вызывают сильную дугу электричества.
Также проверьте, нет ли зазоров. Если два листа не соприкасаются идеально ровно, электричеству приходится "перепрыгивать" через воздушный зазор. Этот прыжок вызывает взрыв расплавленного металла.
Часто задаваемые вопросы
Нужен ли мне сварочный шлем для точечной сварки?
Нет. В отличие от сварки MIG или TIG, точечная сварка не создает ослепляющей ультрафиолетовой дуги, которая обжигает глаза (или "вспышка ожога"). Однако она выбрасывает горячие искры. Вам не нужен затемняющий шлем, но вы обязательно должны носить прозрачные защитные очки и тяжелые кожаные перчатки.
Какой толщины металл я могу сварить?
Это зависит от вашего аппарата, но у ручных аппаратов есть ограничения. Стандартный ручной аппарат точечной сварки на 110 или 220 В обычно может работать с двумя листами Сталь от 16 до 20 калибров (около 1/8 дюйма общей толщины). Если вы попытаетесь сварить толстые балки из конструкционной стали, вы не получите достаточно тепла для формирования самородка.
Можно ли выполнять точечную сварку без очистки металла?
Нет. Это причина номер один, по которой новички терпят неудачу. Электричество не может проходить через ржавчину, краску или окалину. Если вы не отшлифуете металл до голой, блестящей стали, машина будет пикать, хлопать или просто не будет работать.
Достаточно ли прочна точечная сварка для структурного ремонта?
На заводе - да, автомобили скрепляются тысячами точечных сварных швов. Но что делать мастеру с ручным прибором? Будьте осторожны. Он идеально подходит для кузовных панелей, выступов аккумулятора и обшивки из листового металла. Для сварки тяжелых несущих рам или каркасов следует использовать сварку MIG или TIG для максимального проникновения и безопасности.
Почему мои кончики чернеют?
Обычно это загрязнение. Если вы свариваете грязный металл или гальванизированную (оцинкованную) сталь, на медных наконечниках образуется слой грязи. Это ухудшает их проводимость. Чтобы медь оставалась блестящей и токопроводящей, необходимо регулярно зачищать наконечники напильником или наждачной бумагой.
Заключение
Восстанавливаете ли вы классический Mustang или изготавливаете на заказ корпус для аккумулятора, помните, что успешная точечная сварка - это 80% подготовка и 20% нажатие на курок. Не позволяйте первым нескольким провальным отверстиям обескуражить вас. Как только вы освоите ритм работы с чистым металлом, правильное выравнивание и стабильное давление, вы обнаружите, что это один из самых приятных инструментов в вашей мастерской.
Однако существует физический предел того, чего можно достичь с помощью ручного аппарата. Как мы уже говорили, ручная точечная сварка идеально подходит для ремонта и изготовления прототипов, но она не масштабируется. Если вы посмотрите на свой проект и поймете, что вам нужно изготовить 500 или 5 000 одинаковых деталей, ваша рука и ваш блок выключателей, скорее всего, откажут еще до окончания работы.
Когда проект выходит за рамки гаража и требует промышленной точности, на помощь приходит профессиональное производство. На сайте ShincoFabРасполагаясь в производственном центре Дунгуань, Китай, мы оказываем поддержку глобальным клиентам, которым необходимо перейти от прототипа к массовому производству. Мы используем автоматизированные стационарные сварочные системы с высокой производительностью, которые гарантируют, что каждый шов пройдет испытание на прочность - и вам не придется разнимать его самостоятельно.
А пока возьмите свой шлифовальный станок, очистите листы и начните практиковаться. Но когда вы будете готовы превратить разовый проект в полноценное производство, мы готовы взять на себя все заботы.
