Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






ТЕХНОЛОГИЯ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ СВАРКИ

Размеры соединений и свариваемые материалы. Основной тип соединений при точечной и шовной сварке - нахлесточное. Толщина листовых конструкций, свариваемых точечной сваркой, обычно находится в пределах 0,5 … 5 мм, а шовной - до 3 мм. При изготовлении арматуры железобетона диаметр свариваемых стержней может достигать 30 мм и более. С увеличением толщины быстро растет необходимое давление на электроды, поэтому метод неприменим для сварки больших толщин. Соединения, выполненные точечной сваркой, обычно состоят из нескольких точек. Они обеспечивают прочность, но негерметичны в направлении нахлестки. Можно ставить точки с перекрытием литого ядра на 40 … 60% и тогда шов будет герметичным, но такое соединение удобнее делать на шовной машине. Иногда на шовных машинах выполняют точечные соединения.

В сечении сварной точки можно выделить литое ядро с типичной для литого металла столбчатой структурой, окруженное зоной перегрева с крупным зерном, за которой следует зона с мелким нормализованным зерном, переходящая в основной металл. Прочность точки определяется прежде всего диаметром литого ядра. При нормальном процессе диаметр литого ядра равен примерно удвоенной толщине более тонкой из свариваемых деталей плюс 3 мм. Глубина проплавления основного металла должна составлять 30 … 80% толщины. При сварке деталей разной толщины проплавление более тонкой должно быть не меньше 20% толщины. Расстояние между точками должно быть не меньше некоторого предельного размера из-за шунтирования тока ранее сваренной точкой. Чем больше расстояние между точками, тем меньше шунтирование тока и тем стабильнее размеры и качество сварных точек. Минимально допустимое расстояние между центрами точек примерно втрое больше их диаметра. Существенно также, чтобы нахлестка не была слишком малой. Размеры точечных и шовных соединений для стали регламентированы ГОСТ 15878—79.

Нагрев и охлаждение свариваемого металла при точечной и шовной сварке происходят гораздо быстрее, чем при дуговой и газовой сварке. Поэтому ширина зоны термического влияния и изменение свойств металла в ней значительно меньше. Расплавленный металл надежно изолируется от атмосферы пояском деформированного твердого металла. Поэтому точечной и шовной сваркой можно сваривать многие сплавы, дуговая сварка которых затруднена. Так, хорошо свариваются алюминиевые, магниевые и титановые сплавы. Из сталей лучше свариваются низкоуглеродистые и высоколегированные аустенитные. Точками хорошо свариваются также легированные стали повышенной и высокой прочности. Для повышения пластичности точек при сварке закаливающихся сталей целесообразна их термическая обработка (отпуск) непосредственно в точечной машине пропусканием дополнитель­ного импульса тока. Из медных сплавов лучше свариваются кремнистые бронзы, несколько хуже - фосфористые бронзы. Простые латуни свариваются удовлетворительно, медь - плохо. Затруднения при сварке меди и ее сплавов обусловлены их высокой электропроводимостью и теплопроводностью.

Прочность соединений. Сварные соединения, выполненные точечной и шовной сваркой, могут работать на срез и на отрыв. Прочность точек при работе на отрыв составляет для незакаливающихся сталей 60 … 75%, а для алюминиевых сплавов 30 … 40% от минимальной прочности точек при срезе. Поэтому точки в сварных соединениях следует располагать так, чтобы они воспринимали преимущественно усилия среза, а не отрыва. Допустимые напряжения в точечных соединениях принимают на основании экспериментов.

Для прочно- плотных швов, выполненных шовной сваркой, коэффициент прочности (отношение прочности соединения к прочности основного металла) при статической нагрузке близок к единице, если сваривают механически и термически неупрочненные материалы (например, низкоуглеродистые или аустенитные стали). При сварке нормализованной стали ЗОХГСА коэффициент прочности равен 0,8 … 0,9, а термически упрочненных сплавов Д16Т и В95Т соответственно 0,5 … 0,6 и 0,3 … 0,4.

Усталостная прочность точечных соединений значительно уступает прочности основного материала и сильно зависит от конструкции соединения. Чем больше шаг между точками в ряду, перпендикулярном действующей силе, тем больше концентрация напряжений и ниже прочность. Очень большое влияние на усталостную прочность оказывает характер цикла: при знакопеременных нагружениях предел выносливости в несколько раз меньше, чем при знакопостоянных. Коэффициент прочности при пульсирующем растяжении для связующих соединений находится в пределах 0,5 … 0,8 и может снижаться до 0,08 … 0,15 для рабочих. Усталостная прочность шовных соединений в 1,5 … 2 раза больше, чем точечных, так как меньше концентрация напряжений.

Подготовка деталей к сварке и режимы сварки. Перед точечной и шовной сваркой сталь очищают от загрязнений, ржавчины и окалины, а алюминиевые и магниевые сплавы - от пленки оксидов. Эти операции выполняют механически (пескоструйной обработкой, обработкой металлическими щетками, абразивным полотном) или химически - травлением в специальных растворах. Для деталей из коррознонностойких сталей, никелевых и титановых сплавов, не подвергавшихся термической обработке, подготовка сводится только к обезжириванию.

Заготовки под сварку должны быть собраны с минимальными зазорами. В противном случае часть усилия электродов тратится на устранение этих зазоров, действительное сварочное усилие уменьшается и качественного соединения получить не удается. Размер допустимого зазора зависит от жесткости свариваемого изделия и колеблется в пределах 0,1 … 2 мм: чем толще детали и короче участок, тем меньше допустимый зазор.

Режим точечной и шовной сварки характеризуется силой сварочного тока Iсв, длительностью его протекания tсв и усилием сжатия электродов Fсв. Иногда для пластической деформации металла при точечной сварке применяют повышенное, так называемое ковочное, Fк, усилие в конце цикла.

Типичные циклограммы точечной сварки приведены на рис. 4.30. Ковочное усилие, в 2 … 3 раза превышающее сварочное, рекомендуется прикладывать, начиная с толщины 3+3 мм, для всех металлов, а для металлов особо склонных к образованию трещин, начиная с толщин 1 + 1 мм. Сварку ряда металлов выполняют двумя и более импульсами тока, включаемыми с некоторой паузой.

Плотность тока в контакте деталь-деталь зависит от толщины свариваемых деталей и размеров контактных поверхностей электродов и роликов. Эти размеры устанавливают в зависимости от материала и толщины свариваемых деталей.

Режимы сварки большими токами малой длительности называют жесткими, более продолжительные режимы нагрева меньшими токами - мягкими. Низкоуглеродистые стали можно сваривать и на жестких, и на мягких режимах. Так, сталь 10 толщиной 2+2 мм успешно сваривают при Iсв = 13 … 15 кА, tсв = 0,18 … 0,24 с, Fсв = 6 … 7 кН (жесткий режим) и при Iсв = 7,5 кА, tсв = 0,8 с, Fсв … 3,5 кН (мягкий режим). При точечной сварке закаливающихся низколегированных сталей (типа 40Х, ЗОХГСА и др.) необходима термическая обработка - отпуск дополнительным импульсом тока. При этом пауза между импульсами tп = (1,1 … 1,4) tсв , длительность второго импульса tД = (1,5 … 1,8) tсв, а ток IД = (0,7 … 0,8) Iсв. Шовную сварку низкоуглеродистых сталей выполняют на жестких режимах, при этом сварочный ток на 20 … 60% больше, а время tсв меньше, чем при жестких режимах точечной сварки; длительность паузы примерно такая же, как длительность тока.

Коррозионно-стойкие стали сваривают на жестких режимах с повышенными усилиями; для сварки титановых сплавов используют практически такие же токи, как для коррозионно-стойких сталей, но усилия на 30 … 40% меньше. Жаропрочные сплавы на никелевой основе сваривают при больших усилиях и большой длительности протекания сварочного тока. Алюминиевые, магниевые и медные сплавы имеют высокую теплопроводность, поэтому их сваривают на жестких режимах,

Для сварки стержней и проволоки в крест на точечных машинах используют электроды с плоской поверхностью. Режимы сварки стержней из низкоуглеродистой стали выбирают по соотношениям Iсв = 600 … 800d, A; tсв - 0,06 … 0,08d, с; Fсв = 350 … 500 d , Н, где d - диаметр стержня, мм. Осадка стержней в месте сварки должна составлять 25 … 35% их исходной высоты.

ТЕХНОЛОГИЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ

Способ стыковой сварки выбирают в зависимости от размеров сечения свариваемых деталей, материала изделия и наличия оборудования. Наиболее широко применяют сварку оплавлением. Ею можно соединять детали как компактного сечения (круг, квадрат), так и с развитым периметром (различные профили, тонкостенные трубы, тонкие и широкие листы). Ее применяют для изготовления сверл, цепей, трубопроводов, для сварки полос при непрерывной прокатке металла. Сваркой сопротивлением в основном соединяют детали небольшого компактного сечения - обычно до 250 мм2 (проволока, прутки, толстостенные трубы малого диаметра). Иногда стыковой сваркой соединяют заготовки, оси которых расположены под углом (например, при изготовлении оконных переплетов из алюминиевого профиля и велосипедных рам из труб).

Непрерывным оплавлением с постоянной скоростью подачи сваривают детали с компактным сечением до 1000 мм2 и детали с развитым периметром несколько большего сечения. Детали сечением свыше 500 мм2 сваривают оплавлением с подогревом. Детали сечением более 10 000 мм2 - на машинах с программным управлением напряжением сварочного трансформатора и скоростью перемещения подвижного зажима: иначе не обеспечивается равномерность нагрева по сечению.

Свариваемые детали должны быть рационально сконструированы. Форма и размеры сечения их вблизи стыка должны быть примерно одинаковыми, чтобы обеспечить одинаковый нагрев. Допустимое различие по диаметру 15%, а по толщине 10%. Кроме того, должны быть обеспечены надежное закрепление деталей и надежный токоподвод к ним.

Соединяемые торцы должны быть перпендикулярны оси заготовок и иметь определенную шероховатость. Поэтому для сварки сопротивлением обязательна механическая обработка торцов, а для сварки оплавлением их можно получать газовой или плазменной резкой. Поверхность деталей на установочной длине и в местах зажима губками машины зачищают, чтобы улучшить электрический контакт. Зачистку выполняют механическими способами или травлением,

Режимы стыковой сварки определяются силой и длительностью импульсов сварочного тока, усилием и скоростью осадки и установочной длиной. Усилие зажатия заготовок в губках должно быть примерно в 1,5 раза больше усилия осадки, чтобы предотвратить проскальзывание заготовок.

При сварке оплавлением низкоуглеродистых сталей плотность тока равна 10 … 30 А/мм2, скорость осадки не менее 30 мм/с, давление осадки 60 … 80 МПа, Коррозионно-стойкие стали сваривают при повышенных давлениях (240 … 400 МПа) и с большей скоростью осадки (не менее 50 мм/с), так как они жаропрочны и склонны к окислению. Стыковую сварку титановых сплавов ведут на весьма жестких режимах, чтобы уменьшить окисление. Чистую медь трудно сваривать из-за высокой электропроводимости; с применением специальных устройств удается выполнять сварку меди сопротивлением. Латуни и бронзы хорошо свариваются стыковой сваркой оплавлением. Проволоку и прутки диаметром 3 … 10 мм из алюминиевых сплавов сваривают сопротивлением, большие сечения - оплавлением на больших скоростях (более 150 мм/с) и больших давлениях (150 … 300 МПа). Тонкостенные детали из титана и тугоплавкие металлы (молибден, цирконий, ниобий и тантал) сваривают в камерах с инертным газом; молибден и ниобий при кратковременном нагреве удается сваривать и без защиты.

Прочность соединений. Соединения, сваренные встык оплавлением, обладают высокой прочностью при статическом и циклическом нагружениях, а также длительной прочностью при повышенных температурах, близкой к длительной прочности основного металла. Это объясняется отсутствием литой структуры в соединении и незначительными изменениями свойств околошовной зоны под воздействием цикла сварки. В ряде случаев прочность может быть повышена термической обработкой.

Сварка встык сопротивлением ответственных соединений без специальной газовой защиты не рекомендуется.

КОНДЕНСАТОРНАЯ СВАРКА

Конденсаторная сварка - это разновидность точечной или шовной контактной сварки, при которой энергия для сварочного нагрева накапливается в конденсаторе и затем отдается в сварочную цепь в виде кратковременного импульса. Принципиальная схема конденсаторной машины малой мощности показана на рис. 4.31.

Ток из сети через повышающий трансформатор Т1 и выпрямитель В заряжает батарею конденсаторов С, а затем переключателем П конденсаторы через понижающий трансформатор Т2 разряжаются на электроды или ролики машины.

Импульс сварочного тока очень короткий - сотые доли миллисекунды. Выделившееся за время импульса тепло не успевает отводиться за счет теплопроводности на значительную глубину. Поэтому на конденсаторных машинах целесообразно сваривать только тонкие материалы (до 1 … 2 мм). На них легко приваривать тонкий материал к массивному изделию. Для толщин менее 0,1 мм конденсаторная сварка нередко незаменима. Кратковременность сварки сводит к минимуму нагрев изделия, его деформацию и ширину зоны термического влияния. Поэтому она применима для соединения множества материалов - алюминия, меди, никеля и сплавов на их основах, сталей, вольфрама, молибдена, серебра, платины и др.

Относительно длительное накопление энергии в конденсаторах позволяет резко снизить установленную мощность машины. При толщине свариваемого металла до 1 мм установленная мощность конденсаторной машины в 50 … 1000 раз меньше, чем обычной точечной, и может составлять всего 0,5 … 0,7 кВА. С увеличением толщины разница в мощностях конденсаторной и обычной машин уменьшается, а сварка на обычной контактной машине становится более надежной. Как правило, применение конденсаторной сварки для толщин более 2 мм нерационально.

Электрический режим конденсаторной сварки легко регулировать в широких пределах изменением энергии, амплитуды и длительности импульса. Энергию импульса меняют переключением числа включенных конденсаторов и ступеней сварочного трансформатора,

Процесс конденсаторной сварки может быть автоматизирован. Серийные конденсаторные точечные машины позволяют выполнять 30 … 60 точек/мин. Поэтому конденсаторная сварка получила широкое распространение в приборостроении и электронике, где она заменяет пайку, вальцовку и другие процессы.

Достоинства конденсаторной сварки следующие:

· легкая автоматизация процесса;

· минимальный нагрев изделия и как следствие его деформация и ширина зоны термического влияния;

· простота регулирования электрического режима;

· экономичность.

Недостатком этого типа сварки можно считать ограничение области ее применения только сваркой материалов толщиной до 2 мм.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-17

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...