СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ И РЕЗКИ

Технология прецизионной контактной сварки

Для расчета параметров режима ПКС в основном используют такие же расчетные зависимости, что и для классической контакт­ной сварки:

• диаметр электрода d3 = 2S + 3;

• сварочный ток

(9.4)

где К — коэффициент жесткости режима сварки (К = 150 для жесткого; К = 100 для среднего и К = 30 для мягкого режимов); h — глубина проплавления детали, м; Т — температура плавления материала детали, К; X — теплопроводность, Вт/(м К); г| — тер­мический КПД; р — удельное сопротивление, Ом м.

В отличие от классической контактной сварки для ПКС глуби­на проплавления ядра точки всегда задается равной 0,25.

Усилие сжатия деталей определяют по формуле

P=qF,

где q — задаваемое удельное давление (4...6 МПа); F — площадь контакта между электродом и деталью, мм2.

Дополнительные параметры для ПКС:

• число импульсов л;

• продолжительность импульса ти;

• продолжительность паузы между импульсами тп.

Экспериментально было установлено, что продолжительность импульса и паузы в одном цикле сварки (тц = ти + тп) не должна превышать (0,02 + 0,02) с, а общее время пульсирования не дол­жно превышать времени прецизионного сжатия под током:

Тсв — min/^'kpі (9-5)

где ев min— заданная (вынужденная) остаточная деформация; £кр — критическая скорость сжатия при заданной гомологической температуре (/ = 0,9), определяемая по номограмме (см. рис. 8.2).

Например, если при заданной гомологической температуре сварки і = TJТш = 0,9 критическая скорость контактирования по номограмме екр = 5 -10-2 с-1, то при заданной £в min = 2% общее время сварки не должно превышать тсв = 0,02/0,05 = 0,4 с. Тогда число импульсов не должно превышать п = тсв/тц= 0,4/(0,02 + 0,02) = 10.

Качество ПКС при малом проплавлении значительно повыша­ется за счет стабильного объема расплавленного металла в тонком приконтактном слое и за счет образования в ядре мелкокристал­лического зерна. Мелкокристаллическое зерно образуется за счет двух факторов — большой скорости охлаждения, достигающей 20 000 °С/с, и снижения удельного давления сварки ниже крити­ческого порога рекристаллизации, после которого происходят процессы укрупнения зерна (рис. 9.3). При малом объеме расплав­ленного металла резко сокращается тепловое расширение в кон­такте деталь—деталь и исчезает основная причина образования зазора между деталями (рис. 9.4). При малом объеме литого ядра резко сокращаются усадочные явления.

Для предотвращения выплеска вследствие снижения усилия сжатия и увеличения тепловыделения в контакте необходимо по-

Рис. 9.3. Зависимость роста зерна в ядре D (а), зазора между деталями и размера ядра точки (б) от степени деформации є при классической (/) и прецизионной (2) контактной сварке:

D, Отах — соответственно текущий и максимальный размер зерна в ядре точки; е, екр — соответственно степень деформации и ее критическая степень, при ко­торой происходит максимальный рост зерна при нагреве

давать энергию дозированными импульсами, при этом их число должно быть достаточным для того, чтобы получить надежное минимально допустимое проплавление при вмятине в пределах допуска (Лпр< 0,25; hB< 0,025).

б

Рис. 9.5. Внешний вид сварных соединений деталей, полученных класси­ческой контактной (а) и прецизионной (б) сваркой

Для наглядности в табл. 9.1 представлены сравнительные пока­затели при классической и прецизионной контактной сварке де­талей небольших толщин (до 2 мм) из низкоуглеродистых сталей.

Из табл. 9.1 видно, что ПКС имеет следующие преимущества перед классической:

• вмятина под электродами или грат при стыковой сварке не превышает 2 % от толщины детали;

• стабильность качества сварки достигает 100 %;

• проплавление не превышает 20 % от толщины детали;

• отсутствуют наружные и внутренние выплески;

• литое ядро имеет мелкозернистую структуру без пор и рако­вин усадочного характера;

• стойкость электродов выше в 8 раз;

• зазоры между листами вокруг точки отсутствуют, устраняется коробление и условия возникновения коррозии металла в зазорах вокруг ядра;

• прочность соединения на отрыв, вырыв и срез повышается на 20 % вследствие мелкозернистости литого ядра и уменьшения глу­бины вмятины.

Для внедрения прецизионного способа контактной сварки не­обходимо оснастить контактные машины прерывателями типа РКМ-803 или РВИ-801; РКС-801 (изготовитель ЗАО «Электрик- МИКС») и переоборудовать привод сжатия контактных машин, введя в систему сжатия (в пневмоцилиндры) компенсирующие пружины, уравновешивающие массу подвижных частей (20... 100 кг). Это позволит настраивать привод на минимальное усилие сжатия

250.. . 500 Н. Можно ввести электромагнитный привод сжатия, снаб­женный компенсирующей пружиной.

Прецизионная контактная сварка находит применение во всех случаях массового производства для сохранения исходного товар­ного вида изделий после их сварки без последующей слесарной доработки по устранению вмятин от электродов, например крышки люков бензобаков автомобилей ВАЗ (рис. 9.5).

1. Каковы достоинства и недостатки классической контактной сварки?

2. В чем заключаются достоинства и недостатки ПКС?

3. В чем состоит сущность ПКС?

4. Какими приемами достигается контактная сварка без значительной остаточной деформации?

5. В чем состоит дооснащение контактной машины под ПКС?

6. Почему при ПКС энергию подают короткими импульсами?