ПРИМЕНЕНИЕ ТОЧЕЧНОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ В ЮВЕЛИРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Горелик М. Б., Злотников Л. Н.


Точечная сварка, при которой соединяемые детали свариваются на поверхности их касания в отдельных точках (под электродами) [1], до 1970 года имела очень небольшое применение в ювелирной промышленности. С ее помощью изготавливалось несколько видов ювелирных изделий на Ленинградском ювелирном заводе «Русские самоцветы» и Рижской фабрике ювелирных изделий. В 1970 г. этот процесс внедрен на Красносельской и Приволжской ювелирных фабриках, а в 1971 году будет внедрен еще на 5 предприятиях подотрасли. Точечная сварка позволяет заменить в ряде случаев операции пайки, являющиеся тяжелым, непроизводительным и вредным процессом.

Рельефная сварка аналогична точечной* и отличается от послеlней только наличием рельефов (выступов) на поверхности детали в месте сварки. Рельефы облегчают точечную сварку, так как они приводят к местному разрушению окали¬ны на неочищенной стали; локализуют места протекания сварочного тока и приложения давления, что обеспечивает правильное формирование ядра точки и повышает стабильность качества сварки, позволяет применить электроды с большой контактной поверхностью, повышающей их стойкость. При этом смещение электрода с оси рельефа (до 5 мм) не влияет на результаты сварки.

При выборе форм и геометрических параметров рельефов необходимо подходить строго индивидуально к каждому виду ювелирных изделий. Так, шинка кольца была изготовлена с рельефом в ви¬де точки высотой 0,3 мм (рис. 1а). Как показали механические испытания, рельеф, выполненный в виде точки, не обеспечивает необходимой прочности соединения по сравнению с рельефом, показанным на рис. 1б.

Для деталей брелка на пластине замка оптимальным оказалось выполнение рельефов в виде двух точек, что обеспечивало возможность применения сварки и необходимую прочность соединения. Ориентировочные размеры рельефов приведены в литературе [2].

Основными особенностями точечной конденсаторной сварки являются [3]:

— строгая дозировка в конденсаторах количества электрической энергии, которая при их разряде обуславливает расплавление определенного объема металла свариваемых деталей;

— кратковременность процесса сварки, что исключает необходимость в охлаждении электродов;

— резко выраженная локализация нагрева в небольшом объеме точки, позволяющая производить сварку в точно определенных местах;

— отсутствие практически заметных вмятин и других следов сварки, что обеспечивает хороший внешний вид изделий.

Точечная сварка ювелирных изделий в зависимости от материала изделий имеет разное назначение. Так, если изделие из цветного металла, то точечная сварка является окончательной монтировочной операцией, обеспечивающей надежное соединение в сочетании с надлежащим товарным видом если же изделие из драгоценных металлов — точечная сварка применяется в основном как предварительная операция прихватки перед пайкой, обеспечивая надежную фиксацию деталей. Наиболее целесообразно применять такой метод фиксации перед пайкой в печи конвейерного типа. Такая дифференциация точечной сварки в зависимости от свариваемого материала в основном объясняется тем, что к изделиям из драгметаллов предъявляются требования монолитности соединения, отсутствия каких бы то ни было щелей между соединяемыми деталями, а это можно обеспечить только пайкой в процессе которой все щели заливаются припоем.

На рис. 2 показаны серьги, у которых к касту приварена швенза. На рис. 3 показаны различные ювелирные изделия у которых касты разных конструкций и размеров приварёны к основаниям изделий. Все касты имеют донышки.

На рис. 4 показан брелок, к которому приварен замочек с помощью рельефной сварки. На детали замка отчетливо видны рельефы. На лицевой стороне брелка никаких следовне имеется. Сварка брелка производилась на точечной конденсаторной машине ТКМ-7 за один цикл широким верхним электродом, перекрывающим сразу обе точки, и специальным фигурным нижним электродом.

Детали, лицевая сторона которых имеет сложный рельеф, требуют изготовления для них специальных фигурных электродов, повторяющих рельеф детали. На фигурном электроде делается оттиск тем же инструментом, что на маточнике в штампе (рис. 5). Такие электроды долговечны и удобны в работе, не прижигают детали, не подгорают сами.

В условиях ювелирного производства для точечной сварки применяется машина типа МТК-1201 и машина ТКМ-7. Однако, несмотря на то, что установка ТКМ-7 хорошо зарекомендовала себя на сварке изделий из цветных металлов, установка МТК-1201 по сравнению с ней имеет ряд преимуществ — может работать в автоматическом цикле, имеет импульс подогрева, внешне более совершенного вида и оформлена в виде монтажно-сварочного стола.

Для сварки изделий из драгоценных металлов целесообразнее применять установки с гибким верхним электродом, что увеличивает производительность труда и позволяет прихватывать детали с достаточной для пайки прочностью в труднодоступных местах.

Отечественной промышленностью установки такого типа не выпускаются.

В зависимости от конструкции свариваемых деталей, толщины и марки материала, а также состояния поверхности разрабатываются различные конструкции электродов. Экспериментальным путем были определены следующие типовые конструкции электродов для ювелирных изделий.

Для изделий типа «кольцо» электрод (его рабочая часть) выполнен в виде хобота с цилиндрической рабочей частью.

Для ряда ювелирных изделий, имеющих сложную форму, электроды выполнены в виде матрицы, например, электрод для значка (см. рис. 5). Для изделий, где приваривается швенза к основе изделия или к касту, на рабочей плоскости электродов сделаны выточки под диаметр швензы. Для изделий показанных на рис. 3, разработаны конструкции электродов, имеющие цилиндрическую рабочую часть с контактной поверхностью, выполненной в виде плоскости.

При разработке приспособлений для точечной сварки ювелирных изделий необходимо учитывать следующие требования [4]:

— высокая производительность операции сварки;

— быстрая сборка и разборка;

— исключение возможности шунтирования тока;

— точная фиксация свариваемых деталей;

— соответствие конструктивным особенностям установки ТКМ-7;

— высокое качество сварки ювелирных изделий;

— серийность производства изделий.

Для изделий, имеющих плоское основание, к которому привариваются мелкие детали типа кастов, были разработаны многоместные приспособления, состоящие из двух деталей: основания и крышки, соединяемых и фиксируемых между собой шпильками-ловителями. Общая высота приспособлений не превышает рабочего хода верхнего электрода ТКМ-7 и равна б—8 мм. Для исключения возможности шунтирования тока в качестве материала приспособлений используется винипласт и текстолит. Приспособления такого типа обеспечивают высокую производительность, имеют небольшой вес и удобны в работе.

Для большинства изделий, в особенности для тех, которые состоят не более чем из двух-трех деталей, целесообразнее всего оказалось осуществлять сварку без приспособлений, применяя специальные электроды.

Режим конденсаторной сварки определяется следующими главными параметрами: сварочным током, усилием сжатия свариваемых деталей между электродами и временем сжатия. На машинах типа ТКМ-7 эти параметры регулируются следующими величинами:

— диаметр электродного контакта;

— усилие сжатия;

— емкость конденсаторов;

— коэффициент трансформации сварочного трансформатора К.

Подбор этих величин, иначе говоря, определение режима сварки определяется:

— материалом изделий (химический состав, теплопроводность, удельное электрическое сопротивление);

— геометрическими параметрами (толщина, форма);

— состоянием поверхности;

— технологическими факторами (прочность, внешний вид).

Кроме того, режим конденсаторной сварки зависит от шунтирования тока, которое происходит при сварке изделия в двух или более точках [5].

Разработку режима точечной сварки ювелирных изделий следует начинать с выбора формы и размеров электродов, а следовательно, диаметра электродного контакта. Это условие объясняется тем, что при разработке режима сварки многих видов ювелирных изделий основным фактором, принимаемым во внимание, должно быть полное отсутствие вмятин и других следов сварки на поверхности изделия. Правильно подобранные режимы сварки обеспечивают прочное сварное соединение деталей ювелирных изделий. На рис. 6 показано ядро сварной точки серьги, изображенной на рис. 2.

Производственные испытания позволили установить, что применение, точечной электросварки ювелирных изделий позволяет повысить производительность труда по сравнению с пайкой в среднем в 1,5—2 раза и снизить процент брака на 0,5—2%. Помимо этого, применение точечной электросварки позволило осуществлять ремонт позолоченных изделий, не повреждая покрытия.

В общей сложности на точечную электросварку было переведено 34 вида изделий, из них 28 видов на Красносельской ювелирной фабрике и б видов на Приволожской фабрике «Красная Пресня» с годовой программой на 1971 г. соответственно 2 270 тыс. шт. и 347 тыс. шт. Годовой экономический эффект, полученный в результате внедрения точечной электросварки ювелирных изделий, составил по двум предприятиям 47596 рублей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фофанов Л. А., Рудаков А. С. Справочник. Контактная сварка. М. Машиностроение, 1964.

2. Сергеев Н. П., Фейтенсон М. С. Электрическая контактная сварка. Машгиз, 1964.

3. Моравский В. Э. Сварка аккумулированной энергией. Киев. Гостехиздат УССР, 1963.

4. Моравский В. Э. Справочник. Конденсаторная сварка металлов. Киев, Наукова думка, 1964.

5. Моравский В. Э. Конденсаторная сварка металлов малых толщин. М. — Киев, Машгиз (Южн. отд.), 1930.



* Поскольку рельефная сварка является разновидностью точечной, в дальнейшем под термином «точечная» будет подразумеваться рельефная сварка. Что же касается особенностей присущих только рельефной сварке, то они будут выделены особо.