МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Сварка сопротивлением

Образование соединений при точечной рельефной и шовной сварке. Сущность способа сварки

Точечная сварка

Точечная сварка - способ контактной сварки, при котором детали соединяются по от­дельным ограниченным участкам касания. Детали 1 зажимаются между электродами 2. ко­торые соединены с источником сварочного тока 3 (рис.1).

Детали нагреваются при прохождении импульса сварочного тока до образования зоны совместного расплавления 4, что называется ядром. Нагревание зоны сварки сопровождается пластической деформа­цией металла в зоне контакта (возле ядра), где обра­зовывается уппотняющий поясок 5, что предохраняет от выбрызгивания жидкого металла ядра и его контак­ту с воздухом. После выключения тока расплавленное ядро охлаждается, кристаллизуется, образуя метал­лические связи между деталями.

Рельефная сварка

Рельефная сварка есть разновидностью точечной сварки. Предварительно на одной из деталей 1 формируют выступы - рельефы (рис. 2), которые ограничивают начальную площадь контакта с целью увеличения плот­ности тока, а, значит скорости тепловыделе­ния в этой зоне. Детали зажимают между пли­тами-электродами 2, которые соединены с источником сварочного тока 3. В дальнейшем формирование соединения происходит по схеме точечной сварки.

Шовная сварка

Это способ контактной сварки, при кото­ром подвод тока от источника 3 и перемеще­ние свариваемых деталей 1. осуществляют с помощью дисковых электродов-роликов 2. что вращаются с помощью привода.

Ядро 4 формируется так же, как и при точечной сварке. Предварительно сваренная точка частично расплавляется повторно при формировании следующей точки. Возможно получение герметичных швов, и швов, что по­лучены отдельными точками.

Схема формирования соединения

Необходимое условие формирования соединения - образование совместной для со­единяемых деталей зоны расплавления (ядра), размеры которого регламентируются стан­дартом.

Образование сварного соединения характеризуется малым временем и большим сва­рочным током и происходит в три этапа.

Процессы нагревания металла. Источники тепла при сварке

Нагревание и плавление металла происходит за счет выделения теплоты на электри­ческих сопротивлениях при прохождении через них электрического тока. Полное количество теплоты Оее. которое выделяется между электродами за время сварки (t39), определяется законом Джоуля-Ленца:

Qee= j£(0 • r"(‘)dt

О

где: ij*(t) - мгновенное значение сварочного тока;

Tee(t) - общее сопротивление на участке между электродами.

Контактные сопротивления

Контактными, называют электрические сопротивления, которые существуют на грани­це между двумя токоведущими деталями.

Различают контактные сопротивления в зоне контактов деталь - деталь и электрод - деталь. Их наличие связано со структурой реальных поверхностей, что контактируют и с ог­раниченностью площади электрического контакта этих поверхностей.

Собственное сопротивление деталей

Собственное сопротивление - это сопротивление, которое распределено в объеме свариваемых деталей. На этом сопротивлении в процессе сварки выделяется основное ко­личество теппоты.

Собственное сопротивление деталей в конце нагревания 2гд„ определяется по форму­ле:

A;kp:S_-(p,_+p2)4 “= *d;

де: А - коефіцієнт (А = 0,8 при зварюванні сталей товщиною 0,8-3 мм);

кр - коефіцієнт, що враховує нерівноміність нагрівання деталей (для сталей кр = 0,85; для алюмінієвих і магнієвих сплавів кр = 0,9); б - толщина однієї деталі;

р, і р2 - питомий електричний опір матеріалу деталей при температурах Т, і Т2 відповід­но;

de - діаметр електроду.

За время протекания сварочного тока общее со­противление Гое существенно изменяется, причем кри­вая изменения сопротивления обычно имеет падающую характеристику.

В зависимости от роли процессов тепловыделения и теплоотвода различают жесткие и мягкие режимы сварки.

Жесткий режим характеризуется кратковремен­ным мощным импульсом тока, когда t3B < 0.025 при сварке деталей толщиной 1...4 мм. Температурное поле в этом случае определяется преимущественно тепло­выделением: изотерма ликвидуса при этом близка к прямоугольнику. Жесткий режим характеризует­ся высокими скоростями нагревания и охлаждения. При этом увеличивается склонность к выбрызгиванию ме­талла.

Мягкие режимы характеризуются значительною продолжительностью протекания тока (t„ >0.1 б) отно­сительно малой силы. При этом происходит значитель­ный теплообмен в средине деталей и деталей с электродами (Q2 + Q3 > 80% Qw) изотерма ликвидуса имеет форму овала или эллипса. Скорость нагревания и охлаждения меньше чем на жестких режимах.

Расчет сварочного тока

Действующее значение тока 1д рассчитывается по закону Джоуля-Ленца:

где: О*. - общее количество теплоты, что расходуется на образование соединения;

к, - коэффициент, что учитывает изменение Ге« в процессе сварки. Для низкоугле­родистых сталей kr - 2, для алюминиевых и магниевых сплавов 1.15, для антикор­розионных сталей kr* 1.2, для сплавов титана kr= 1.4.

Тепловая энергия Qee определяется по уравнению теплового баланса:

Оте = Qi + Q2 + Q3

где: Q, - энергия, что расходуется на нагревание до Т, и, столбика металла высотой 26 и диаметром основы de;

Q2 - теплота, что расходуется на нагревание металла в форме кольца шириной X* и высотой 26, что окружает ядро. Сред­нюю температуру кольца принимают равной 0.25 Тпл, что достигается на его

внутренней поверхности в контакте де­талей;

Q3 - расходы теплоты в электроды, ко­торые равны расходам на нагревание условного цилиндра в электродах сотой Х3 до средней температуры Принимая значения температур контактной поверхности Тед * 0.5ТП1 Тс * 0.25Т„. можно считать, что Те » ,пл

Основные дефекты, их образование и мероприятия по предупреждению

Основными дефектами при контактной сварке являются:

- непровары;

- выбрызгивание;

- несплошности зоны сварки (трещины, раковины);

- снижение коррозионной стойкости соединения;

- неблагоприятные изменения структуры металла.

Технология точечной, шовной и рельефной сварки. Выбор рациональной конст рукции деталей и элементов соединений

Технологичность спроектированного узла включает:

- правильный выбор материала, размеров и формы деталей;

- рациональные способы изготовления, сборки и сварки узла.

При проектировании сварной конст­рукции следует применять материалы, что хорошо штампуются и имеют хорошую спо­собность к сварке, обеспечивают возмож­ность сварки на стандартном оборудовании прямыми электродами.

Наиболее технологичными есть узлы открытого типы, которые можно сваривать прямыми электродами. Менее технологич­ные полузакрытые и закрытые типы узлов, которые имеют усложненный доступ к зоне сварки для одного из электродов.

Общая схема технологического процесса изготовления сварных узлов

Типовой процесс изготовления сварных узлов состоит из такой последовательности операций:

- изготовление деталей (точность, зазоры, сопряжения);

- подготовка свариваемых поверхностей (удаление толстых, неравномерных пленок механи­ческим или химическим способами):

- сборка (точное взаимное расположение деталей, минимальные зазоры, сборка по разметке, по эталонному узлу, ло шаблону, в приспособлениях);

- прихватка (фиксирование деталей в узле, увеличение его прочности и снижение остаточ­ных деформаций). Прихватка может быть исключена использованием сборочно-сварочных приспособлений);

- сварка;

- правка и механическая обработка;

- нанесение покрытий;

- контроль.

Циклограммы основных параметров процессов

На практике используют упрощенные циклы. Например:

Основные операции, которые выполняются во время сварочного цикла (tj для получе­ния сварной точки, такие:

^ - сжатие; tJB - сварка; top - проковка;

I, - пауза. Используют также более сложные циклограммы.