СПОСОБЫ КОНТАКТНОЙ СВАРКИРазличают стыковую, точечную и шовную сварку.
Стыковая контактная сварка - способ контактной сварки, при котором заготовки свариваются по всей площади касания. Схема контактной стыковой сварки приведена на рис.1. Свариваемые заготовки 1 закрепляют в зажимах стыковой машины. Зажим 3 установлен на неподвижной плите 2, зажим 4 - на подвижной плите 5. Сварочный трансформатор 6 соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети переменного тока через включающее устройство. При помощи механизма давления подвижная плита 5 перемещается, свариваемые заготовки 1 сжимаются под действием усилия Р. Различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением. Сваркa сопротивлением - стыковая сварка с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой. Сваркой оплавлением называется стыковая сварка с разогревом стыка до оплавления и последующей осадкой. Параметрами режима контактной стыковой сварки являются плотность тока j (А/мм2), удельное усилие сжатия торцов заготовок p (Мпа), время протекания тока t (с) и установочная длина L (мм). Установочной длиной L называют расстояние от торца заготовки до внутреннего края электрода стыковой машины, измеренное до начала сварки. Для правильного формирования сварного соединения и высоких механических свойств соединения необходимо, чтобы процесс протекал в определенной последовательности. Совместное графическое изображение изменения тока I и давления Р при сварке называется циклом или циклограммой контактной машины. Контактная стыковая сварка сопротивлением.
При сварке сопротивлением чисто обработанные торцы свариваемых заготовок приводят в соприкосновение и сдавливают усилием Р. Затем включают сварочный ток I. После нагрева металла в зоне контакта до пластического состояния увеличивают усилие (осаживают заготовки) и одновременно выключают ток. При этом происходят пластическая деформация металла в стыке и образование соединения в твердом состоянии. При сварке сопротивлением трудно обеспечить равномерный нагрев заготовок по сечению и достаточно полное удаление окисных пленок. Поэтому сварка сопротивлением используется ограниченно. Этим способом сваривают одинаковые заготовки простой формы (круг, квадрат, прямоугольник с малым отношением сторон) малого сечения (до 250 мм2) из низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей и цветных металлов и сплавов. Контактная стыковая сварка оплавлением в отличие от стыковой сварки сопротивлением не требует предварительной подготовки торцов заготовок. Стыковая сварка оплавлением имеет две разновидности: непрерывным и прерывистым оплавлением. При непрерывном оплавлении заготовки сближают при включенном сварочном токе и очень малом усилии. В начале соприкосновение заготовок происходит по отдельным небольшим площадкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление заготовок в результате непрерывного образования и разрушения контактов - перемычек междуих торцами. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла. Затем производят осадку и выключение тока. При осадке жидкий металл вместе с загрязнениями и оксидными пленками выдавливается из стыка, образуя грат. Соединение при этом образуется в твердом состоянии. Цикл сварки непрерывным оплавлением показан на рис.3.
Стыковой сваркой оплавлением можно сваривать заготовки с различными сечениями, как простой, так и сложной формы, из однородных или разнородных металлов. Сварка непрерывным оплавлением применяется для соединения заготовок сечением до 1000 мм2, а прерывистым оплавленном - до 10 000 мм2. Наиболее типичными изделиями, свариваемыми стыковой сваркой, являются элементы трубчатых конструкций, колеса, кольца, рельсы, железобетонная арматура и др. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 7. Что называется стыковой сваркой? 8. Какова последовательность технологических операций при сварке сопротивлением и оплавлением? 9. Чем отличается стыковая сварка сопротивлением от стыковой сварки оплавлением? 10. Чем отличается стыковая сварка непрерывным оплавлением от стыковой сварки прерывистым оплавлением? 11. В каких случаях целесообразно применять стыковую сварку сопротивлением? А когда оплавлением (непрерывным или прерывистым)? Контактная точечная сварка Точечная сварка - вид контактной сварки, при котором заготовки соединяются в отдельных точках. Поверхности заготовок перед сваркой тщательно очищают от грязи, масла и оксидных пленок (наждачным кругом, металлической щеткой или травлением). При точечной сварке (рис.4) заготовки собранные внахлестку, сжимает электродами, связанными со сварочным трансформатором, при включении которого заготовки в месте контакта нагреваются электрическим током до появления расплавленной зоны (ядра точки). Затем ток выключают, а усилия сжатия некоторое время сохраняют постоянными для того, чтобы кристаллизация расплавленного металла точки проходила под давлением. Тем самим предотвращается образование усадочных дефектов - трещин, рыхлот и т.п. В некоторых случаях для улучшения структуры сварной точки усилие сжатия перед выключением тока увеличивается (проковка точки). Точечная сварка по количеству одновременно свариваемых точек может быть одно-, двух- и многоточечной.
При двусторонней сварке ток подводят к верхней и нижней заготовкам, при односторонней - к одной из них. Для повышения плотности тока в зоне соединения при одностороннем токоподводе, заготовки располагают на токоподводящей медной подкладке. Одностороннюю сварку применяют при затрудненном доступе к одной из заготовок, а также при необходимости увеличения производительности процесса, так как в этом случае можно одновременно сваривать две точки. Один из циклов точечной сварки - цикл с проковкой представлен на рис 5.
Режим точечной сварки может быть мягким и жестким. Мягкий режим характеризуется относительно малой плотностью тока (j=80…160A/мм2) и большим временем его протекания (Т=0,5…3с) при сравнительно малом удельном давлении (р=15…40МПа). Жесткий режим характеризуется большой плотностью тока (j=160…350А/мм2), большим удельным давлением (р=40…150МПа) и малым временем протекания тока (t=0,001…0,1с). Мягкие режимы применяют преимущественно при сварке углеродистых и низколегированных сталей, жесткие – коррозионностойких сталей, алюминиевых и медных сплавов. Точечной сваркой можно сваривать листовые заготовки одинаковой или разной толщины, пересекающиеся стержни, листовые заготовки со стержнями или профильными заготовками (уголками, швеллерами и т.п.), изготовленными из низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных и коррозионно-стойких сталей, алюминиевых и медных сплавов. Толщина свариваемых металлов составляет 0,5-6 мм, а в отдельных случаях может достигать 30 мм. Многоточечная контактная сварка - разновидность контактной сварки, когда за один цикл свариваются несколько точек. Многоточечную сварку выполняют по принципу односторонней точечной сварки. Многоточечные машины могут иметь от одной пары до 100 пар электродов, соответственно можно сваривать 2 - 200 точек одновременно. Многоточечную сварку применяют в основном в массовом производстве; Разновидностью точечной сварки является и рельефная сварка, Рельефная сварка
При включении тока верхний электрод сжимает заготовки и спрессовывает их до полного уничтожения выступов. Таким образом, за один ход машины выполняют столько сварных точек, сколько выступов оказалось между электродами; Этот способ высокопроизводителен. Недостатком является значительная потребляемая мощность. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 12. Что называется точечной сваркой? 13. Какова последовательность технологических операций при точечной сварке? 14. Чем отличается двусторонняя точечная сварка от односторонней? 15. На каких режимах выполняют точечную сварку? 16. Чем отличается мягкий режим от жесткого? 17. Для сварки каких изделий применяют точечную сварку? 18. Что называется многоточечной сваркой? 19. Что называется рельефной сваркой?
Контактная шовная сварка Шовная сварка - вид контактной сварки, при которой сварной шов образуется путем постановки последовательного ряда перекрывающих друг друга точек, что обусловливает его плотность и герметичность. При шовной сварке подвод тока i передачу усилия Р к заготовкам 1 и их перемещение осуществляют через вращающиеся дисковые электроды - ролики 2 (рис.7).
На рис.8 представлены наиболее распространенные циклограммы шовной сварки с непрерывным включением тока (а) и с прерывистым (б) при непрерывном вращении роликов.
Первый цикл предназначен для сварки коротких швов и металлов и сплавов, не склонных к росту зерна и не претерпевающих заметных структурных превращений при перегреве околошовной зоны (низкоуглеродистые и низколегированные стали); второй цикл для сварки длинных швов и металлов и сплавов, для которых опасен перегрев околошовной зоны (нержавеющие стали, алюминевые сплавы). Основными параметрами режима шовной сварки являются: плотность тока j в А/мм2» удельное давление р в МПа и скорость сварки vсв м /ч. Шовная сварка широко используется в массовом производстве для изготовления различных емкостей, резервуаров, топливных баков автомобиля и т.д. из низкоуглеродистых, легированных конструкционных сталей, а также цветных металлов и сплавов, Толщина свариваемых листов составляет 0,3…3 мм. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 20. Что называется шовной сваркой? 21. Какова последовательность технологических операций при шовной сварке? 22. В каких случаях применяют прерывистую шовную сварку, а когда непрерывную? 23.Для каких конструкций целесообразно применять шовную сварку?
ЗАДАНИЕ
1. Укажите подготовку заготовок под сварку. По толщине свариваемых заготовок выберите тип машины и укажите ее технические данные. Рассчитайте площадь контактной поверхности электрода. По значениям плотности тока j (А/мм2) и давления р (МПа) определите сварочный ток J (А) и усилие Р (МН), приложенное на электродах. Определите время сварки изделия t (с). 2. Начертите и опишите цикл точечной сварки.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ Тип машины выбирают по табл., в зависимости от толщины заготовок S (мм) и их химического состава. После выбора типа машины необходимо указать её техническую характеристику. В режим точечной сварки входят: плотность тока j (А/мм2), давление р (МПа), длительность протекания тока t (с). Для расчета основных технологических параметров при точечной сварке необходимо определить диаметр контактной поверхности электрода который зависит от толщины свариваемых заготовок: dt=2S+3, мм; где S - толщина более тонкой заготовки, мм Таблица I Техническая характеристика машин для точечной сварки
Затем рассчитываем площадь контактной поверхности:
Сварочный ток J (А) и усилие Р (МН), приложенное на электродах, для точечной сварки подсчитывают как произведение площади контактной поверхности Fк (мм2) на плотность тока j (А/мм2) и давление р (МПа): J=j.Fk и P=p.Fk. При этом необходимо учитывать, какие режимы наиболее целесообразно применять - жесткие или мягкие. Низкоуглеродистые стали толщиной до 6 мм сваривают на жестком режиме, болев 6 мм - на мягком. Диапазон значений параметров мягких режимов: J= 80-160 А/мм2, р = 15-40 МПа, t = 0.5-3 с. Диапазон значений параметров жестких режимов: J= 160-360 А/мм2, р = 40-150 МПа, t= 0,001-0,1 с. При сварке заготовок из низкоуглеродистой стали толщиной более 6 мм применяют цикл сварки с ковочным усилием: Pk= (2 - 2.5) Р, МН.
Время сварки одной точки можно определить исходя из производительности машины. Зная время сварки одной точки, можно рассчитать время сварки t (с) изделия по формуле: t = n.t св. где n - число точек на изделии. tсв -.время сварки одной точки, с,
|
Стыковая контактная сварка
Цикл стыковой сварки сопротивлением представлен на рис.2.
При прерывистом оплавлении зажатые заготовки сближают под током, приводят их в кратковременное соприкосновение и вновь разъединяют на небольшое расстояние. Повторяя одно за другим сближение и разъединение, производят оплавление всего сечения. Затем ток выключают и производят осадку заготовок.
По способу подвода тока точечная сварка может быть двусторонней (рис.4а) и односторонней (рис.4б)
Весь цикл сварки состоит из четырех периодов: сжатие свариваемых заготовок электродами включение тока и разогрев места контакта до температуры плавленая с образованием литого ядра точки; выключение тока и увеличение усилия сжатия (проковка точки); снятие усилия с электродов.
Рельефная сварка - способ точечной контактной сварки, при котором расположение точек определяется заранее подготовленными выступами (рельефами) в заготовке 2. При рельефной сварке (рис.6) заготовки 2 и 4 зажимают между плоскими электродами 5 и 1 (контактными плитами). Соединение происходит в точках 3 (определяемых выступами), которые получает штамповкой в одной из заготовок.
Перед сваркой заготовки с очищенными поверхностями от грязи масла и оксидных плёнок собирают внахлестку. Ровную сварку так же как и точечную можно выполнять при двусторонней (рис.7а) и одностороннем (рис.76) подведении тока.
Последовательность операций такая же, как и при точечной сварке.
Для одного из вариантов разработайте технологический процесс сборки и точечной сварки балки из низкоуглеродистой стали (рис.9). Шаг точек t=3dt. Производство крупносерийное.
, мм2
