СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ И РЕЗКИ

Технология холодной сварки

Подготовка поверхностей под сварку. В соответствии с главной особенностью холодной сварки со свариваемых поверхностей в первую очередь необходимо удалить органические пленки.

Рекомендуют следующие способы:

• очистку вращающимися стальными проволочными щетками (для сварки внахлестку);

• обрезку концов специальными резаками (для сварки встык);

• никелирование (при сварке мелких деталей);

• анодирование (при сварке фольги);

• отжиг (при сварке мелких деталей из алюминия).

Очистку вращающимися щетками применяют наиболее широ­ко. Этот метод подготовки поверхности обеспечивает наибольшую прочность соединений. Однако при практическом использовании этого метода необходимо строго соблюдать особые требования:

• щетки должны быть чистыми и сухими; их нельзя использо­вать для других целей (удаления окалины, снятия изоляции). Ста­ционарные щетки рекомендуется располагать вблизи сварочных машин. Необходимо постоянно следить за их чистотой и периоди­чески промывать их бензином, не допуская загрязнения. Попада­ние грязи и жира со щеток на обрабатываемую поверхность ис­ключает возможность холодной сварки;

• чистыми и сухими должны быть также сами детали, предназ­наченные для холодной сварки. Нередко в состоянии поставки ме­таллические детали покрыты консервационной смазкой. Этот слой масла должен быть тщательно удален до того, как детали поступят на операцию очистки щетками. При подготовке медных деталей окалину с них также удаляют до начала обработки щетками.

В лабораторных условиях сохранность чистоты подготовленных к сварке поверхностей может быть обеспечена продолжительное время между очисткой и сваркой. В реальных производственных условиях невозможно обеспечить сохранность чистоты подготов­ленных поверхностей в течение длительного времени, поэтому рекомендуют сваривать детали в течение той же рабочей смены, в которой производилась очистка.

При коротком промежутке времени между очисткой и сваркой (15 с) наблюдается некоторое повышение прочности.

Разрушение точечных соединений при механических испыта­ниях (срезе, отрыве) в случае хорошего качества сварки происхо­дит по периметру сварной точки. Сокращение промежутка време­ни между очисткой и сваркой является одним из резервов повы­шения прочности соединений, выполненных точечной холодной сваркой.

Обрезку концов деталей специальными резаками производят перед сваркой на стыковых машинах. Эти резаки расположены на машине или вблизи зоны сварки, или встроены между зажимны­ми губками и производят обрезку концов деталей, уже зажатых в губках. Последний вариант является наиболее надежным, так как он полностью исключает возможность загрязнения подготовлен­ных к сварке торцов деталей.

Никелирование, являющееся лучшим из способов покрытия, обеспечивает стабильно высокое качество лишь в том случае, если подготовленные детали сразу же после никелирования защищают от возможного загрязнения руками.

При любом из способов подготовки сохранение чистоты под­готовленных к сварке поверхностей деталей является обязатель­ным условием обеспечения хорошего качества соединения. Это требование должно выполняться неукоснительно. В реальных за­водских условиях (как показывает многолетний опыт практичес­кого применения холодной сварки) оно выполнимо без больших затруднений.

Травление и обезжиривание как способы подготовки деталей для холодной сварки считаются абсолютно недопустимыми средства­ми. Такой категорический запрет объясняется тем, что остатки травящих и моющих веществ практически всегда остаются на по­верхностях деталей и препятствуют образованию прочного соеди­нения в процессе сварки.

Основными параметрами режима всех видов стыковой холодной сварки является величина осадки (для круглых деталей примерно равной диаметру) и усилие сжатия (для алюминия — 7...8 МПа, для меди — 20...25 МПа, для алюминий + медь— 15...20 МПа). Диаметр проводов или прутков, которые могут быть сварены на современном оборудовании, находится в пределах 1...30 мм.

Приведем пример расчета режима холодной точечной сварки листов толщиной S = 1 мм из алюминиевого сплава АМц:

1) свариваемые поверхности очищают стальной щеткой диа­метром 200 мм из проволоки диаметром 0,2 мм, вращающейся с частотой 1 500...3 000 миг1, усилие поджатая щетки к детали

30.. .50 Н;

2) степень деформации листов 60 %;

3) способ деформации — двусторонний;

4) схема сжатия — с предварительным обжатием детали;

5) рабочий диаметр пуансона D = 5 мм соответствует диаметру точки;

6) рабочая длина пуансона 1 мм задается конструктивно;

7) диаметр обжимающего пуансона 10 мм;

8) давление осадки Q0 = 10аТ1Р = 10 ■ 15 • 52 = 40 000 Н, где от — предел текучести алюминиевого сплава АМц;

9) давление периферийного обжатия Q„ = — Q0 = 10000 Н.

4

Контроль качества холодной сварки. Холодная сварка признает­ся качественной, если выполняется четыре основных специальных требования'.

• сборочные размеры соответствуют чертежу свариваемых дета­лей (например, нахлестка при вальцовке кромок по чертежу свар­ного узла равна (10 ± 1) мм);

• прочность соединения соответствует техническим условиям (ТУ), указанным в чертеже детали (например, прочность на от­рыв одной точки не менее 1 500 Н);

• приемочный уровень дефектов сварного соединения не пре­вышает нормативного для данной детали или сварного узла (на­пример, не более 1 %);

• соединение удовлетворяет требованиям безопасной эксплуа­тации (например, ответственность конструкции по ТУ сварного узла отнесена к группе В).

Для обеспечения этих специальных требований предусмотрена строгая система мер:

• технологические процессы, оборудование, оснастка должны обеспечить изготовление продукции в соответствии с техничес­кими требованиями;

• технология изготовления и контроля определены и докумен­тированы;

• инструкции и процедуры по техническому обслуживанию и ремонту оборудования определены и документированы;

• организован непрерывный контроль и управление специаль­ными процессами, во время технологического цикла которых ка­чество сварного соединения можно проверить методом разруше­ния.

К изготовлению качественной продукции допускают только персонал, обученный на всех уровнях, поэтому:

• административно-управленческий персонал и его руководи­тели должны знать и уметь применять критерии оценки эффек­тивности системы обеспечения качества продукции;

• инженерно-технический персонал — конструкторы, техно­логи, экономисты, ремонтники должны знать и уметь применять методы управляющих воздействий на качество выпускаемых изде­лий на всех стадиях производства.

Контролируемыми параметрами и характеристиками оборудо­вания, влияющими на качество холодной сварки сварных узлов, являются соосность пуансонов; давление масла и воздуха в муль­типликаторе; отсутствие загрязнений на стальных проволочных щетках.

Если оборудование исправно, указанные его параметры и ха­рактеристики контролируют, технологический процесс сварки выполняют в соответствии с требованиями документации — ка­чество сварного соединения гарантировано.

На практике неизбежны несовершенства работы оборудования, поэтому приходится контролировать качество сварки готовых свар­ных узлов и конструкций. При этом контроль холодносварных со­единений более прост, чем контроль соединений, полученных при сварке плавлением (дуговой, газовой, контактной, плазменной), которые сопряжены с такими дефектами, как неопределенная форма шва, литая структура, непровары, непроплавления, под­резы, газовая пористость, усадочные раковины, неметалличес­кие включения, трещины. У холодносварных соединений могут быть только два вида дефектов — несгиюшной шов и увеличен­ная деформация.

Основным методом неразрушающего контроля холодносвар­ных соединений является внешний осмотр, при котором прове­ряют:

• расположение сварных точек от края детали;

• отсутствие значительной деформации краев изделия;

• отсутствие надрывов основного металла по периметру точки;

• наличие или отсутствие отпечатков от опорных частей пуан­сона вокруг сварной точки (отпечаток свидетельствует о доста­точном усилии, передаваемом опорной частью пуансона деталям, что гарантирует качество сварки).

Основными методами контроля прочности холодносварных со­единений являются разрушающие механические испытания на срез специальных образцов-свидетелей в начале каждой смены и тех­нологические пробы путем разрушения образцов, вырезанных из сварного узла (выборочно 1 % от годовой программы). В обоих слу­чаях соединение считается качественным, если разрушение про­исходит с вырывом сварной точки по основному металлу при уси­лии, не менее указанного в чертеже на сварной узел.