СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

СТЫКОВАЯ КОНТАКТНАЯ СВАРКА

На фиг. 155 изображена контактная машина для стыковой сварки типа АСА-60 с ручным управлением, в которой произво­дится вручную как зажатие деталей, так и осадка в конце сварки. Станина машины делается чугунной литой или сваривается из листовой и профильной конструкционной стали. Машина имеет го­ризонтальный рабочий стол, однако стыковые машины могут иметь также наклонный или вертикальный рабочий стол. Для зажатия деталей применяются различные зажимные приспо­собления.

Ручные зажимные устройства контактных машин показаны на фиг. 156. Зажимное устройство должно обеспечивать прочное за­жатие изделий, устраняющее возможность смещения изделий в про­цессе сварки. Для увеличения силы трения между зажимом и изде-

лием одну половину зажима часто делают стальной и снабжают на­сечкой, вторая половина изготовляется медной или из медного сплава и несёт функции электрода, подводящего ток к изделию. .Для разгрузки зажимного приспособления от усилий осадки иногда применяют упоры или упорные приспособления. Упор принимает на себя основную часть давления осадки, а зажим несёт главным образом функции подведения тока к изделию.

Зажатие изделий в зажимных приспособлениях требует довольно значительных физических усилий от рабочего, обслуживающего ма­шину. В особенности трудной становится эта работа в быстродей­ствующих машинах и при значительных сечениях изделий, когда зажимное давление достигает нескольких тонн. В подобных случаях современные контактные машины снабжаются зажимными приспо­соблениями с пневматическим, гидравлическим, обычно масляным, или моторным приводом.

Процесс осадки в простейших небольших контактных машинах выполняется вручную. Для создания необходимой величины давле­ния осадки пользуются рычажными, винтовыми, кулачковыми и т. п. устройствами. Необходимая величина давления осадки для обыч­ных малоуглеродистых сталей колеблется в пределах 2—5 кг/мм2. Таким образом, даже сравнительно небольшое сечение свариваемых деталей в 1000 мм2 требует давления осадки от 2 до 5 т. При более крупных сечениях давление осадки может достигать 10—20 т и выше. Передача такого усилия и выполнение довольно значитель-

ной работы на протяжении всего процесса осадки требуют боль­ших физических усилий от работающего. Особенно тяжёлой ста­новится работа при высокой производительности контактных машин и значительных сечениях свариваемых деталей. Поэтому механиза-

Фиг. 156. Ручные зажимные устройства стыковых контактных машин: a — рычажно-винтовое; б — рычажное; в — эксцентриковое; г — пневма­тическое с рычажной передачей; д — гидравлическое прямого действия.

ция процесса осадки является более необходимой, чем механизация1 процесса зажатия. Приводы осадочных устройств могут быть гид­равлическими, пневматическими или моторными.

В табл. 19 приведены технические данные стыковых контактных, машин, наиболее распространённых в нашей промышленности.

Технические данные стыковых контактных машин

Стыковая контактная сварка имеет две основные разновидности: сварка без оплавления, иногда называемая сваркой сопротивлением, и сварка оплавлением. Первый способ состоит в следующем: детали, зажатые в машине, доводятся до соприкосновения и сжимаются под небольшим давлением, обеспечивающим удовлетворительный контакт свариваемых поверхностей. Затем включается сварочный ток, который разогревает металл изделия, в особенности зону, при­легающую к контакту, так как здесь имеется значительное переход­ное сопротивление контакта. Сварщик наблюдает за разогревом металла и после нагрева до сварочного жара (яркобелое каление для малоуглеродистой стали), производит осадку, одновременно вы­ключая сварочный ток прерывателем. Место сварки имеет значи­тельное усиление вследствие высадки металла.

Сварка без оплавления пригодна и даёт хорошие результаты для металлов, обладающих хорошей свариваемостью в пластическом состоянии, как, например, малоуглеродистая сталь. Соединяемые детали должны быть однородны по металлу.

Сечение участка сварки должно быть простым, компактным, с небольшим отношением периметра к сечению. Такими сечениями являются, например, круг, квадрат, прямоугольник с малым отно­шением сторон. Сечения с более развитым периметром: тонкая по­лоса, тонкостенная труба, угольник, двутавр, рельс и т. п. мало пригодны для сварки без оплавления, так как при этом трудно обеспечить необходимое равномерное распределение тока по пло­щади сечения. В подобных более трудных случаях применяется сты­ковая сварка оплавлением. Сварка оплавлением, в свою очередь, делится на две разновидности: прерывистое и непрерывное оплав­ление. При прерывистом оплавлении детали, зажатые в машину, в первой стадии оставляются разъединёнными, включается свароч­ный ток, так что между деталями имеется напряжение холостого хода вторичной цепи. Затем детали приводятся в кратковременное соприкосновение и снова разъединяются разведением на небольшое расстояние.

При разъединении деталей происходит размыкание сварочного тока силою в тысячи и десятки тысяч ампер, что сопровождается сильным искрением и разбрызгиванй^м расплавленного металла, вылетающего в виде снопа искр и брызг в плоскости стыка на рас­стояние до нескольких метров в мощных машинах под действием магнитного поля вторичного контура. Повторяя ряд быстро сле­дующих одно за другим замыканий и размыканий сварочной цепи, можно в короткое время вызвать оплавление всего сечения сварки.

При размыканиях в первую очередь обгорают неровности и вы­ступы на свариваемых поверхностях, которые постепенно выравни­ваются (фиг. 157). Когда достигнуто равномерное оплавление всей поверхности свариваемого участка, производят быструю осадку с приложением повышенного давления, и в процессе осадки выклю­чают сварочный ток. Приложение значительного давления ведёт к тому, что весь, или почти весь расплавленный металл выдавли­
вается из зоны сварки, образуя так называемый грат, а место свар­ки получает сравнительно небольшое усиление (фиг. 158). Грат, со­держащий большое количество окислов металла, механически не­прочен и легко удаляется со сварного стыка.

Сварка оплавлением имеет ряд существенных преимуществ. Металл, подлежащий сварке, даже если он плохо сваривает­ся в пластическом состоянии, часто хорошо поддаётся сварке оплавлением, например техни­чески чистые медь и алюминий. Можно сказать, что почти все технически важные металлы и сплавы могут быть сварены по способу оплавления. В процессе

пи —расплавленный металл

Фиг. 157. Постепенное оплавление поверхности сварки:

— припуск на оплавление; 1—детали до начала оплавле­ния; 2 и 3 — оплавление; 4 — оплавление закончено, детали готовы к осадке.

оплавления сжигаются все выступы и неровности на поверхности сварки, выравнивается сечение, поэтому поверхность стыка под сварку не требует какой-либо особой подготовки и детали могут итти на сварку из-под ножниц, пилы, пресса и т. п. В процессе оплавления сгорают и удаляются вместе с расплавленным металлом загрязнения его поверхности, поэтому при сварке оплавлением поверхность свар­ного стыка не требует особой очистки.

Выравнивание сечения в процессе оплавления позволяет равно­мерно оплавить и разогреть сечения даже очень сложной формы, с сильно развитым периметром, например, успешно могут быть сва­рены листы толщиной 1 мм при длине сварного стыка 1200— 1300 мм. Могут быть сварены в довольно широких пределах разно­родные металлы, например быстрорежущая и углеродистая сталь, медь и алюминий и т. п., несмотря на значительные различия их
физических свойств. Указанные преимущества обеспечили сварке оплавлением широкое применение в промышленности, поэтому со­временные стыковые машины обычно приспособлены к этому про­цессу. Некоторым недостатком сварки оплавлением является до­вольно значительное обгорание металла в процессе сварки, что мо­жет иметь значение при высокой стоимости металла, например быстрорежущей стали.

Сварка оплавлением может производиться и при непрерывном сближении деталей, при условии, что оно происходит достаточно медленно и равномерно. Процесс в этом случае идёт следующим образом. Зажатые в машину и разъединённые детали включаются под напряжение вторичной цепи, затем начинается медленная по­дача деталей в сторону сближения. Соприкосновение происходит сначала лишь в немногих отдельных физических точках, в которых возникают весьма высокие плотности тока, вследствие замыкания сварочной цепи. В результате происходит местное расплавление и испарение металла, который выбрасывается наружу в плоскости стыка действием магнитного поля. Контакт в точках первоначаль­ного соприкосновения нарушается, но вследствие непрерывного пе­ремещения деталей в соприкосновение входят новые точки, процесс повторяется, и т. д. Наблюдается непрерывное расплавление и вы­брасывание металла из плоскости стыка, между деталями наблю­дается непрерывное прохождение тока по кратковременным мости­кам жидкого металла. Когда будет достигнуто равномерное и до­статочное оплавление всей поверхности стыка, производится осадка значительным давлением, прилагаемым очень быстро и нося­щим характер толчка или удара. Равномерность подачи, требую­щейся при сварке непрерывным оплавлением, трудно выполнима при ручной работе, и этот процесс осуществляется обычно лишь на машинах с механизированным электромоторным приводом осадки. Осадочное давление передаётся профильным кулачком (фиг. 159).

Способ непрерывного оплавления весьма удобен для массового производства однотипных деталей на стыковых машинах с мотор­ным приводом. На стыковых машинах могут быть сварены также стыки в замкнутых контурах, например в ободьях колёс, звеньях цепей и т. п. При сварке замкнутого контура лишь часть тока идёт через свариваемый стык, часть же шунтируется сплошным метал­лом (фиг. 160). Поэтому при сварке замкнутых контуров приходится увеличивать подводимую мощность, так как полезно используется лишь часть её. Увеличение мощности при сварке замкнутого кон­тура, в зависимости от его размеров, составляет 20—50% мощ­ности, необходимой для цварки открытого незамкнутого контура. Замкнутые контуры могут свариваться как без оплавления, так и оплавлением прерывистым и непрерывным: чаще применяется

последнее.

Контактные машины малой мощности успешно применяются для стыковой сварки проволок стальных и из цветных металлов, напри­мер на заводах проволочных и кабельных. Машины большей мощ­

ности успешно применяются для сварки арматурного железа, для железобетона, что даёт возможность использовать арматурный ма­териал целиком без отходов.

Стыковая контактная сварка широко применяется в различных отраслях машиностроения, например в производстве автомобилей,

сельхозмашин. Сварными изготовляются ободья всевозможных ко­лёс повозок, сельхозмашин, автомобилей, велосипедов, мотоцик­лов, самолётов и г. д.

Существенное значение имеет стыковая сварка в производстве составного сварного металлорежущего инструмента. Рабочая часть инструмента изготовляется из быстрорежущей стали, а хвостовина или державка — из дешёвой углеродистой инструментальной стали. Этот процесс даёт значительную экономию расхода дорогой и дефи­цитной быстрорежущей стали. В больших количествах свари­ваются стыки труб различных диаметров. Существенное значе­ние имеет сварка рельсового стыка, впервые широко освоенная на железнодорожном транспорте в Советском Союзе. Для осу­ществления сварки организованы специальные рельсосварочные поезда, представляющие собой своеобразные передвижные за­воды.

Заслуживает внимания оригинальный способ стыковой сварки, предложенный советским изобретателем А. М. Игнатьевым, имею­щий существенное значение для изготовления сварного металлоре­жущего инструмента. При нормальном способе стыковой контакт­ной сварки электрический ток и давление осадки направлены нор­мально к поверхности стыка. При сварке по способу Игнатьева дав­ление также прилагается нормально к поверхности стыка, но элек­
трический ток проходит параллельно поверхности стыка (фиг. 161). Способ Игнатьева даёт возможность приваривать сравнительно тон-

кие пластины большой площади, изготовлять многослойные сталь­ные ленты для режущих лезвий и пр.