Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки?

Содержание

Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки? Краткая характеристика режимов, их влияние на свариваемость металлов

Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки?

На выбор режима сварки влияют такие факторы, как тип используемого сварочного оборудования, свойства материалов, из которых изготовлен объект, и его форма. При этом неправильный выбор может привести к деформации металла, нарушению конструкции всего изделия и ухудшению качества.

Основные физические параметры для контактной сварки

Главные параметры режимов контактной сварки – сила тока, длительность протекания и усилие, с которым сжимаются соединяемые детали:

  1. Сила сварочного тока. Измерения этого параметра проводятся в Амперах или кило-Амперах, замеры производятся с помощью специальных приборов.
  2. Усилие сжатия для свариваемых деталей. Измеряется в декаНьютонах. Замеры также производятся с помощью специального оборудования.
  3. Длительность протекания сварочного тока. Измеряется секундами, засекается таймером.
  4. В редких случаях с целью уплотнения ядра сварки может быть применено также ковочное усилие.

Режимы контактной сварки, их краткие характеристики и влияние на свариваемость металлов

Режимы контактной сварки имеют два основных вида, главное отличие которых в длительности воздействия проводимого в металле тока на соединяемые сваркой детали:

  1. Мягкие режимы. Отличаются большой длительностью воздействия электрического тока. При таком режиме форма свариваемой зоны будет зависеть от электрода и свойств материала, из которого изготовлены свариваемые детали. В результате образующиеся неровности будут свариваться в ту деталь, толщина которой больше. Такое возможно при сварке элементов с различной толщиной. Также стоит обратить внимание на то, что при мягком режиме зона воздействия высоких температур будет намного больше, чем при жестких.
  2. Жесткие режимы. Отличаются малым временем воздействия на свариваемые поверхности электрическим током. Часто такой режим можно встретить при сварке металлов большой толщины, но в то же время обладающих малой теплопроводностью. При таком режиме ядро сварки в отличие от мягкого режима будет находиться симметрично относительно обоих свариваемых поверхностей. При этом такой режим позволяет получить большую зону проплавления.

При выборе режима также стоит учитывать свариваемость материалов. Это свойство металла, определяющееся несколькими параметрами. И чем больше параметров подходит под сварку, тем выше показатель свариваемости у выбранного материала.

Хорошая свариваемость металлов позволяет оптимально подобрать подходящий режим сразу по нескольким параметрам, что снижает вероятность погрешностей и дефектов при выполнении работ. Низкая свариваемость требует большего опыта в работе, так как параметров для необходимых настроек меньше.

Качество сварных соединений

Качество полученных в результате сварки соединений, выполненных при различных режимах работ, оценивают по следующим параметрам:

  • в месте соединения свариваемых материалов не должно быть значительного разупрочнения;
  • не допускается наличие хрупких соединений непосредственно в зоне сварки, так как они впоследствии могут привести к разрушению всей конструкции. Особенно тщательно стоит проверять переходную зону шва, которая подвергается непосредственному воздействию;
  • зона соединения должна быть однородной и плотной по всей площади стыка деталей, литая и переходная зоны не должны иметь видимых нарушений во избежание разрушения материала и всей конструкции;
  • соединение должно быть достаточно прочным для заявленных на конструкцию параметров оказываемого внутреннего и внешнего давления в процессе эксплуатации;
  • сварочные работы не должны снизить коррозионную стойкость металлоизделия. Если это требование будет нарушено, то ржавчина может разрушить конструкцию и привести к деформации и аварийной ситуации, что недопустимо;
  • деформация деталей допускается в пределах нормы и не должна влиять на конструктивные особенности детали. Особенно это касается деталей сложной формы.

Соблюдение всех необходимых условий зависит не только от имеющегося оборудования, его возможностей, свариваемого материала, но и от опыта сварщика. Выбор металла с хорошими показателями свариваемости позволит в итоге получить наиболее качественный результат соединения, так как подбор режима будет осуществляться сразу по нескольким параметрам.

Для контроля за качеством соединения деталей используются методы разрушающего и неразрушающего контроля. К первому виду относятся: контроль аммиаком, керосином, воздушным или гидравлическим давлением, вакуумный контроль, люминесцентный контроль или, как его еще называют, контроль методом красок, магнитный контроль, контроль газоэлектрическими течеискателями, а также ультразвуковой контроль. Ко второму виду можно отнести макроструктурный и микроструктурный анализы.

Данные виды контроля позволяют выявить даже небольшие дефекты, которые не визуализируются невооруженным глазом. Но в случае отсутствия контроля даже минимальные трещины и повреждения под воздействием высокого давления могут привести к огромным разрушениям, трагическим последствиям, а также нанесению экологического вреда и материальным потерям.

Источник: https://elsvarkin.ru/texnologiya/kontaktnay-svarka-2/

Контактная сварка

Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки?
Контактная сварка — это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.

Родоначальник контактной сварки — английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), который в 1856 г. впервые применил стыковую сварку.

В 1877 г. в США Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В том же 1877 г. в России Н.Н.Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной (роликовой) сварки. На промышленную основу в России контактная сварка была поставлена в 1936 г. после освоения серийного выпуска контактных сварочных машин.

Преимущества контактной сварки перед другими способами:

  • Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02… 1,0 с)
  • Малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха)
  • Высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика
  • Это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации

Основные способы контактной сварки

Основные способы контактной сварки — это точечная, шовная (роликовая) и стыковая сварка.

Машины для контактной сварки

Машины для контактной сварки бывают стационарными, передвижными и подвесными (сварочные клещи). По роду тока в сварочном контуре могут быть машины переменного или постоянного тока от импульса тока, выпрямленного в первичной цепи сварочного трансформатора или от разряда конденсатора. По способу сварки различают машины для точечной, рельефной, шовной и стыковой сварки.

Любая машина для контактной сварки состоит из электрической и механической частей, пневмо- или гидросистемы и системы водяного охлаждения (рис.1).

Рис. 1. Типовые схемы машин для контактной точечной (а), шовной (б) и стыковой (в) сварки: 1 — трансформатор; 2 — переключатель ступеней; 3 — вторичный сварочный контур; 4 — прерыватель первичной цепи; 5 — регулятор; 6 — привод сжатия; 7 — привод зажатия деталей; 8 — привод осадки деталей; 9 — привод вращения роликов; 10 — аппаратура подготовки; 11 — орган включения

Электрическая часть включает в себя силовой сварочный трансформатор 1 с переключателем ступеней 2 его первичной обмотки, с помощью которого регулируют вторичное напряжение, вторичный сварочный контур 3 для подвода сварочного тока к деталям, прерыватель 4 первичной цепи сварочного трансформатора 1 и регулятор 5 цикла сварки, обеспечивающий заданную последовательность операций цикла и регулировку параметров режима сварки.

Механическая часть состоит из привода сжатия 6 точечных и шовных машин, привода 7 зажатия деталей и привода 8 осадки деталей стыковых машин. Шовные машины снабжены приводом 9 вращения роликов.

Пневмогидравлическая система состоит из аппаратуры 10 подготовки (фильтры, лубрикаторы, которые смазывают движущиеся части), регулирования (редукторы, манометры, дросселирующие клапаны) и подвода воздуха к приводу 6 (электропневматические клапаны, запорные вентили, краны, штуцера).

Система водяного охлаждения включает в себя штуцера разводящей и приемной гребенок, охлаждаемые водой полости в трансформаторе 1 и вторичном контуре 3, разводящие шланги, запорные вентили и гидравлические реле, отключающие машину, если вода отсутствует или ее мало.

Все машины снабжены органом включения 11. У точечных и шовных машин это ножная педаль с контактами, у стыковых — это комплект кнопок. С органов управления поступают команды на сжатие «С» электродов или зажатие «3» деталей, на включение «Т» и отключение «О» сварочного тока, на вращение «В» роликов, на включение «а» регулятора цикла сварки. Эти команды отрабатываются соответствующими блоками машины, обеспечивая выполнение операций цикла сварки.

Кроме универсальных применяются специальные машины, приспособленные для сварки конкретных конструкций и типов размеров изделий. Примером могут служить машины для контактной точечной сварки кузовов автомобилей, встроенные в автоматические линии, машины для стыковой сварки оплавлением продольных швов труб в прокатном производстве.

Электроды в контактной сварке

Электроды в контактной сварке служат для замыкания вторичного контура через свариваемые детали. Кроме этого при шовной сварке электроды-ролики перемещают свариваемые детали и удерживают их в процессе нагрева и осадки.

Важнейшая характеристика электродов — стойкость, способность сохранять исходную форму, размеры и свойства при нагреве рабочей поверхности до температуры 600 0С и ударных усилиях сжатия до 5 кг/мм2. Электроды для точечной сварки — это быстроизнашивающийся сменный инструмент сварочной машины. Для изготовления электродов используют медь и жаропрочные медные сплавы — бронзы.

Это может быть хромоциркониевая бронза БрХЦрА; кадмиевая БрКд1; хромистая БрХ; бронза, легированная никелем, титаном и бериллием БрНТБ или кремний-никелевая бронза БрКН-1-4. Последние две бронзы обладают повышенной износостойкостью, из них можно изготавливать электроды-губки стыковых машин.

Читайте также  Какие сварочные деформации называются остаточными?

Материалы для электродов должны обладать также высокой электро- и теплопроводностью, чтобы их нагрев в процессе сварки был меньше. Температура разупрочнения бронз не превышает 0,5 их температуры плавления, а рабочая поверхность электрода нагревается до 0,6 Тпл. При таких условиях электродные бронзы относительно быстро разупрочняются.

Повысить износостойкость электродов можно, используя технологические факторы. Сварку алюминиевых и магниевых сплавов лучше производить на конденсаторных машинах, а не на машинах переменного тока. Вместо механической зачистки нужна химическая очистка поверхности, травление и пассивация. Расстояние l от рабочей поверхности до дна охлаждающего канала (рис. 2) не должно превышать 10…

12 мм, увеличение его до 15 мм повышает износ электрода в 2 раза. При сварке черных металлов стойкость электродов можно повысить в 3…4 раза только за счет сферической заточки электрода и снижения темпа сварки до 40…60 точек в минуту.

Рис. 2. Схемы электродов для точечной сварки: а — с наружным посадочным конусом; б — колпачковых

Электрод должен иметь минимальную массу, удобно и надежно устанавливаться на сварочной машине. Диаметр D должен обеспечивать устойчивость электрода против изгиба при сжатии его усилием сварки, а также возможность захвата инструментом для снятия. Внутренний диаметр должен обеспечивать ввод трубки с охлаждающей водой и выход воды, обычно d0 = 8 мм. Длина конусной части для крепления электрода в свече машины l1 32 мм.

Диаметр рабочей части электрода выбирают в зависимости от толщины кромок свариваемых деталей dэ = 3S. Стойкость электродов с наружным посадочным конусом (рис. 2, а) обычно не превышает 20 000 сварок. Стойкость колпачковых электродов (рис. 2, б) с внутренним посадочным конусом достигает 100 000 сварок вследствие лучших условий охлаждения.

Для сварки деталей сложной конфигурации в труднодоступных местах применяют фигурные электроды.

Электроды для рельефной сварки конструктивно приближаются к форме изделия. В простейшем случае это плиты с плоской рабочей поверхностью.

Электроды-ролики шовных машин имеют форму дисков. Ширина рабочей поверхности ролика В и его толщина Н зависят от толщины S свариваемой детали.

Токоведущие губки стыковых машин по форме и размерам должны соответствовать поперечному сечению свариваемых деталей. Длину губок выбирают такой, чтобы обеспечить соосность деталей и предотвратить их проскальзывание при осадке. При сварке стержней она составляет 3…4 их диаметра, а при сварке полос — не менее 10 толщин полосы.

Подготовка поверхностей к контактной сварке

При подготовке поверхностей к контактной сварке должны выполняться три основных требования: в контактах электрод-деталь должно быть обеспечено как можно меньшее электрическое сопротивление Кэ-д —> min), в контакте деталь-деталь сопротивление должно быть одинаковым по всей площади контакта. Сопрягаемые поверхности деталей должны быть ровными, плоскости их стыка при сварке должны совпадать.

Выбор конкретного способа подготовки поверхностей определяется материалом деталей, исходным состоянием их поверхностей, характером производства. Для штучного и мелкосерийного производства необходимо предусмотреть операции правки, рихтовки, обезжиривания, травления или зачистки, механической обработки.

В условиях крупносерийного и массового производства, где обеспечивается высокое качество исходных материалов в заготовительном и штампопрессовом производствах, подготовку поверхностей перед сваркой можно не делать.

Исключение составляют детали из алюминиевых сплавов, требующих обработки поверхности не ранее чем за 10 ч до сварки.

Критерием качества подготовки поверхности является величина контактных сопротивлений Rэ-д и Rд-д. Для их измерения детали зажимают между электродами сварочной машины, но сварочный ток не включают. Сопротивление измеряют микроомметром при помощи щупов.

Для сталей сопротивление более 200 мкОм свидетельствует о плохом качестве поверхности.

Высокое Rэ-д приводит к перегреву электродов и подплавлению поверхности деталей, вследствие чего происходит наружный и внутренний выплеск металла и образуется чрезмерная вмятина под электродами.

Основные параметры режима всех способов контактной сварки

Основные параметры режима всех способов контактной сварки — это сила сварочного тока, длительность его импульса и усилие сжатия деталей. Теплота в свариваемом металле выделяется при прохождении через него импульса тока Iсв длительностью t в соответствие с законом Джоуля-Ленца:

Q= Iсв2Rсвt,

где за Rсв принимают сопротивление столбика металла между электродами. При расчете сварочного тока, времени импульса, сварочного трансформатора Rсв — исходный параметр, так как его легко рассчитать, зная материал детали, ее толщину и требуемую температуру сварки. При этом сопротивлениями в контактах между деталями и между электродами и деталями пренебрегают.

Согласно закону Джоуля-Ленца увеличение Rсв должно увеличивать количество выделяющейся теплоты. Но по закону Ома

Iсв=U2/Z,

где U2 — напряжение на вторичном контуре сварочной машины, a Z — полное сопротивление вторичного контура, в которое входит Rсв. Поэтому при увеличении Rсв уменьшится Iсв, а он входит в закон Джоуля-Ленца в квадрате.

Следовательно, увеличение Rсв не всегда увеличивает количество выделяющейся при сварке теплоты, многое зависит от соотношения Rсв и полного сопротивления вторичного контура сварочной машины. Отсюда следуют несколько практических выводов. С ростом общего сопротивления вторичного контура от 50 до 500 мкОм тепловыделение в зоне сварки уменьшается по мере падения Rсв примерно в 10 раз.

Недостаток тепла компенсируется увеличением мощности (U2) или времени сварки. Сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (~ 50 мкОм) сопровождается интенсивным ростом нагрева по мере падения Rсв в процессе увеличения сварного ядра.

При достижении равенства Rсв = Z нагрев достигает максимума, а затем, по мере еще большего снижения Rсв (по достижении требуемого размера ядра), уменьшается. Таким образом, сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (а их большинство) сопровождается нестационарным нагревом и нестабильным качеством соединений.

Уменьшить этот недостаток можно надежным сжатием зачищенных деталей, обеспечивающим поддержание Rсв на минимальном уровне, либо поддерживая высокий уровень Rсв за счет слабого сжатия деталей и разделения импульса сварочного тока на несколько коротких импульсов. Последнее еще и экономит энергию и обеспечивает прецизионное соединение с остаточной деформацией 2…5 %.

При сварке на машинах с большим сопротивлением вторичного контура (> 500 мкОм) снижение Rсв в процессе сварки практически не влияет на выделение теплоты, нагрев остается стационарным, что характерно для сварки на подвесных машинах с длинным кабелем во вторичном контуре. Сваренные на них соединения обладают более стабильным качеством.

Режимы точечной сварки, параметры

Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки?

Точечная сварка на производстве

Режим точечной сварки устанавливается следующими основными параметрами: силой или плотностью тока, временем нагрева, давлением, диаметром рабочей части электрода. Кроме того, часто задается время предварительного сжатия электродов tсж, время проковки tnp форма рабочей части электрода и материал для его изготовления. Режимы специальных видов точечной сварки имеют еще некоторые дополнительные параметры.

Мягкие режимы характеризуются малой силой тока и большим временем нагрева, для жестких режимов сила тока большая, время нагрева — с варианта режима должен производиться с учетом конкретных условий производства и требований к сварочному соединению.

Сваривание точечной сваркой

Сварка на мягких режимах сопровождается образованием широкой зоны разогрева, что облегчает деформирование металла и позволяет ограничиться не очень высокими требованиями к точности правки заготовок, как при жестких режимах.

Точ. сварка

Жесткие режимы обеспечивают более высокую производительность и меньший расход энергии. Ввиду того, что поверхность деталей под электродами при жестких режимах нагревается сравнительно меньше, электроды нагреваются слабее в, несмотря на рост давления, расход их снижается.

Заметно уменьшается глубин2 вмятая в месте сварки и коробление изделия.

В целом жесткие режимы целесообразны, прежде всего, в массовом производстве, где выигрыш в производительности и расходе энергии полностью окупит дополнительные расходы, связанные с приобретением, эксплуатацией и питанием более мощного оборудования.

Сила и плотность тока

С увеличением толщины свариваемых листов сила тока должна повышаться. Для сварки низкоуглеродистых сталей средней толщины на серийных машинах ориентировочный выбор силы тока l может осуществляться по следующему соотношению:

l=6500qa,

Где q толщина свариваемых листов в мм.

При сварке листов различной толщины выбор параметро производится во условию достаточности нагрева и деформации более тонкого листа. Потому а приведенном соотношении и в последующих величина q отнесена к более тонкому листу.

Плотность тока I для жестких режимов выбирается в пределах 120 — 360 д/Лм*, для мягких 80— 160 а мм2.

С увеличением толщины листов плотность то/? снижается. Когда металл свариваемых деталей обладает повышенной тепло- и электропроводностью, плотность тока должна увеличиваться. Так, при сварке алюминия или его сплавов плотность тока иногда достигает 1000 а/мм2 и выше. Как упоминалось ранее, плотность тока должна выбираться большей, когда по каким-нибудь соображениям давление принимается повышенным.

Контактная точечная сварка

Время нагрева

Как и сила тока, время нагрева (tcs) возрастает с увеличением толщины деталей. Ориентировочно для сварки малоуглеродистой стали на жестких режимах время нагрева может выбираться по соотношению

tce — (0,1 -f-0.2) q сек.,

где q — толщина более тонкого листа в мм.

Меньшее время нагрева брать не рекомендуется, так как случайные, даже незначительные погрешности в работе регулятора времени могут вызвать серьезные отклонения от требуемого нагрева и качества сварки.

Для сварки листов толщиной до 3 мм на мягких режимах подбор времени нагрева может производиться пo соотношению.

I = (0.8×1) q сек.

Слишком длительный нагрев может вызвать перегрев металла в зоне сварки.

Для сварки металлов с высокой теплопроводностью время сварки принимается малым (при большой силе тока), при сварке закаливающихся сталей, наоборот, во избежание образования закалочных трещин при быстром охлаждения время нагрева часто приходится увеличивать (при соответствующем снижении тока).

Ход точечной сварки

Давление

Выбор давления (P) производится в зависимости от толщины, состояния и материала заготовок, а также от характера принятого режима нагрева.

Для сварки малоуглеродистой стали давление в зависимости от толщины выбирается do формуле

P=(60×200)q кг.

где q —толщина в мм.

Удельное давление имеет предел Зх10 кг/мм2.

Читайте также  Как варить углекислотной сваркой?

Мягкую горячекатаную сталь возможно спаривать при меньших давлениях. Холоднокатаная сталь, получившую  повышенную твердость наклепа, требует некоторого повышения давления (на 20—30%). Когда заготовки плохо выправлены и имеют коробления, то, прежде чем плотно сдавить листы на участке сиамки, приходится произвести правку под электродами.

Общее требуемое усилие а этом случае должно быть увеличено, особенно при больших толщинах. Так, для листов толщиной 3—6 мм только это дополнительное усилие составляет 100—400 ке.

По этой же причине усилие должно возрастать и тогда, когда точки располагаются о тех местах свариваемого узла, где сдавливание листов затруднено (вблизи ребер и других элементов жесткости, а местах сопряжения деталей но радиусу и т. д.).

Удельное давление возрастает вместе с прочностью свариваемого металла. При сварке низколегированных сталей оно может составить 120—160% к удельному давлению для малоуглеродистой стали, при сварке аустенитно и жаропрочных сталей и сплавов но повышается в 2—3 раза.

  • Диаметр электрода. Диаметр электрода (d) определяет плотность тока, удельное давление и степень интенсивности охлаждения поверхности детали.
  • На элек­трическое сопротивление зоны сварки диаметр электрода влияет относительно мало, лишь в конечной стадии на- грела, когда достигается полное соприкосновению поверхностей электрода и детали.
  • Поэтому яри длительном нагреве влияние диаметра электрода сказывается сильнее. Диаметр электрода возрастает с толщиной деталей.
  • Для толщины до 3 мм диаметр электрода рассчитывается но следующей формуле:

D=2q+3мм,

где q — толщина более топкого листа.

Для деталей с большей толщиной расчет ведется по формуле

Изменением диаметра электрода часто пользуются для выравнивания нагрева отри сварке деталей, неодина­ковых по толщине или по роду металла.

В ходе процесса сварки под влиянием сильного нагрева и большой механической нагрузки рабочая часть электрода меняется с образованием грибовидною утолщения, а поверхность загрязняется окислами металла. Увеличение фактического диаметру электрода при неизменных силе тока и усилии сжатия означает снижение плотности тока и удельного давления.

Вследствие этого интенсивность нагрева в сварочном контакте сильно уменьшается, а уплотнение металла затрудняется и сварка может оказаться некачественной. Кроме того, загрязнение поверхности электродов может вызвать увеличение переходного сопротивления, перегрев и даже оплавление поверхности листов. Обычно считают, что связанное с износом возрастание диаметра более чем на 10% уже недопустимо.

Такие электроды должны зачищаться напильником, специальным приспособлением или перетачиваться.

Время предварительного сжатия

Пол временем предварительного сжатия понимается от начала приложения давления до начала нагрева. Оно должно быть достаточным, чтобы механизм сжатия успел свести электроды и развить давление до заданной величины. Этот параметр непосредственного влияния на тепловые процессы при сварке не имеет. Для повышения производительности данный параметр следует сокращать, насколько позволяет скорость работы механизма сжатия.

Время проковки

Время проковки (tnp) определяется длительностью нахождения уже сваренной точки под сжимающим воздействием электродов. Этот параметр влияет на скорость охлаждения металла после сварки, так как после нагрева, в условиях плотного соприкосновения электродов и детали, тепло от зоны сварки особенно быстро отводится в электроды.

При сварке закаливающихся сталей ускоренное охлаждение может вызвать появление трещин и время проковки поэтому следует уменьшать.

Однако во всех случаях давление не должно сниматься ранее некоторого времени, необходимого для полного затвердевания и упрочнения ядра. В противном случае деформированные при сварке листы, стремясь упруго возвратиться в начальное положение, могут разрушить еще не остывшее ядро, С повышением толщины время проковки возрастает, так как объем нагретого металла и время охлаждения увеличиваются.

Также рекомендуем ознакомиться с:

Параметры режима стыковой сварки оплавлением.

Источник: http://svarak.ru/kontaktnaya-svarka/rezhimyi-tochechnoy-svarki-parametryi/

Точечная контактная сварка

Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки?

» Статьи » Профессионально о сварке » Основы сварки

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Особенности техники и технологии точечной контактной сварки

При точечной контактной сварке соединение создается между торцами электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия.

Точечной сваркой выполняют нахлесточные соединения листовых элементов одинаковой или разной толщины, соединения накладных деталей из стержневого или профильного проката с листовыми элементами, соединение пересекающихся стержней и др.

Конструктивное оформление узлов, конструкций и изделий, предназначаемых для точечной сварки, должно давать легкий и свободный доступ электродов машин к зоне сварки при наиболее простой конфигурации составляющих элементов. Не допускается введение больших ферромагнитных масс в сварочный контур машин, что имеет особо важное значение при использовании машин переменного тока. Сварку точек необходимо производить в последовательности, обеспечивающей наименьшую деформацию изделия.

Примеры наиболее распространенных типов сварных соединений на контактной точечной сварке приведены на рис. XIII.4.

При сварке элементов из низкоуглеродистой стали с толщиной каждой детали s не более 6 мм можно пользоваться следующими ориентировочными значениями основных конструктивных элементов точечного соединения (рис. XIII.5,а, б):

При отношении толщины деталей s/s1>2 минимальная величина нахлестки В и расстояние между осями соседних рядов точек С следует увеличить в 1,2—1,3 раза. При этом допускается увеличение глубины вмятин до 0,3 толщины деталей.

Размер и структура сварной точки, определяющие прочность сварного соединения, в значительной степени зависят от формы контактной (рабочей) поверхности электродов (см. рис. XIII.5,в, г). При сварке низкоуглеродистой стали преимущественно используют электроды с плоской рабочей поверхностью.

Высокоуглеродистые и легированные стали, а также медь, алюминий и их сплавы сваривают электродами со сферической поверхностью.

В зависимости от числа свариваемых точек, схемы подвода тока к электродам и свариваемым деталям применяют следующие основные способы точечной сварки:

одноточечная двусторонняя (два электрода, питаемые от одного источника тока, расположены соосно с двух сторон свариваемых деталей);

двухточечная односторонняя (два электрода, питаемые от одного источника тока, расположены с одной стороны свариваемых деталей);

двухточечная двусторонняя (с каждой стороны свариваемых деталей соосно расположены по два электрода, питаемые от отдельных источников тока);

многоточечная односторонняя (несколько пар электродов, питаемые от отдельных источников тока, расположены с одной стороны свариваемых деталей).

Наиболее универсальным является способ одноточечной двусторонней точечной сварки, обеспечивающей возможность сваривать элементы строительных конструкций при толщине металла до 30+30 мм. Приводимые ниже данные (табл. XIII.9—XIII.15) относятся к этому способу точечной сварки.

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: I—сварочный ток; Iт.о — ток термической обработки; Iо — ток удаления окалины; Iп — ток подогрева; Р — усилие сжатия; t — время.

Примечание. Давление при сварке 100 МПа, при остальных операциях 200 МПа.

В зависимости от толщины свариваемых деталей и вида металла применяют различные технологические циклы сварки одной точки, отличающиеся характером изменений во времени действия тока I и давления Р.

Режимы точечной сварки

Основными параметрами режима точечной сварки являются: сварочный ток I (или плотность тока I длительность действия импульсов тока t; усилие сжатия или давления электродов Р; диаметр плоской контактной поверхности электрода dэ (см. рис. XIII.5, в, г) или радиус закругления R сферической поверхности электрода диаметром Dэ.

В табл. XIII.10 даны размеры контактных частей электродов для точечной сварки деталей толщиной до 5 мм.

При расплавлении ядра точки жидкий металл удерживается от вытекания слоями, нагретыми до температуры пластического состояния. Чрезмерная выдержка под током может привести к перегреву ядра, образованию внутреннего или внешнего выплеска металла и продавливанию электродами наружных слоев детали, что приведет к снижению прочности соединения.

В ответственных конструкциях (изделиях) рекомендуется одновременно сваривать не более двух деталей. При этом их толщины не должны отличаться более чем в 3 раза.

Точечной контактной сваркой можно одновременно сваривать несколько деталей, однако с увеличением числа деталей качество сварного соединения снижается. Во всех таблицах режимов точечной сварки, кроме оговоренных случаев (см. табл. XIII.14), предусматривается соединение двух деталей.

В табл. XIII.11 приведены данные о точечной сварке низкоуглеродистой стали двумя режимами (средним и форсированным).

В табл. XIII.12—XIII.14 сведены данные о режимах (средних) точечной сварки углеродистых сталей, в табл. XIII.15 — точечной сварки алюминиевых сплавов.

Малышев Б.Д. Сварка и резка в промышленном строительстве т.1. -M. 1989

См. также: Контактная сварка, Требования к сварным конструкциям при точечной и шовной сварке, Контроль качества соединений точечной и шовной сварки, Промышленное применение точечной и шовной сварки, Механизация и автоматизация точечной и шовной сварки

Источник: https://www.autowelding.ru/publ/1/1/tochechnaja_svarka/3-1-0-122

Точечная сварка

Точечная сварка способ контактной сварки, при котором детали свариваются по отдельным ограниченным участкам касания (по ряду точек).

При точечной сварке детали 1 собирают внахлестку, сжимают между электродами 2, к которым подключен источник электрической энергии 3 (например, сварочный трансформатор).

Детали нагреваются при кратковременном прохождении сварочного тока до образования зоны взаимного расплавления деталей 4, называемой ядром. Нагрев зоны сварки сопровождается пластической деформацией металла в зоне контакта деталей (вокруг ядра), где образуется уплотняющий поясок 5, надежно предохраняющий жидкий металл от выплеска и от окружающего воздуха.

Поэтому специальной защиты зоны сварки не требуется.

После выключения тока расплавленный металл ядра быстро кристаллизуется, и образуются металлические связи между соединяемыми деталями. Таким образом, образование соединения при точечной сварке происходит с расплавлением металла.

Шовная сварка

Шовная сварка способ получения герметичного соединения (шва) путем образования ряда перекрывающихся точек.

Подвод тока и перемещение деталей осуществляют с помощью вращающихся дисковых электродов – роликов 2. Как и при точечной сварке, детали 1 собирают внахлестку и нагревают кратковременными импульсами сварочного тока от источника 3 в результате чего образуется ряд перекрывающихся точек 4.

Рельефная сварка

Рельефная сварка одна из разновидностей точечной сварки.

При этом на поверхности одной из деталей 1 предварительно формируют выступ – рельеф, который ограничивает начальную площадь контакта деталей.

В результате в этой зоне повышаются плотность тока и скорость тепловыделения. При нагреве рельеф постепенно деформируется; на определенной стадии процесса сварки формируется ядро, как при обычной точечной сварке.

Читайте также  Холодная сварка засохла что делать?

Сжатие деталей 1 и подвод к ним сварочного напряжения осуществляется при помощи плит 2.

Стыковая сварка

Стыковая сварка способ контактной сварки, когда детали соединяются по всей площади касания (по всему сечению).

Детали 1 закрепляют в токоподводящих зажимах 2 и 4, один из которых (4) подвижен и соединен с приводом усилия сжатия машины. Напряжение к деталям подают от источника 3.

При стыковой сварке сопротивлением детали предварительно сжимают усилием и включают в сеть сварочный трансформатор. По деталям протекает сварочный ток, и происходит постепенный нагрев стыка деталей до температуры, близкой к температуре плавления. Затем сварочный ток выключают и резко увеличивают усилие осадки деталей, которые деформируются в стыке. При этом из зоны сварки частично выдавливаются поверхностные пленки, формируется физический контакт, и образуется соединение.

При стыковой сварке оплавлением вначале на детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают. При соприкосновении деталей в отдельных контактах вследствие большой плотности тока металл контактов быстро нагревается и взрывообразно разрушается. Нагрев торцов деталей происходит за счет непрерывного образования и разрушения контактов – перемычек. К концу процесса на торцах образуется сплошной слой жидкого металла.

В этот момент резко увеличивают скорость сближения и усилие осадки F деталей; торцы смыкаются, большая часть жидкого металла вместе с поверхностными пленками и частью твердого металла выдавливается из зоны сварки, образуя утолщение – грат. Сварочный ток выключается автоматически во время осадки деталей.

Для более равномерного нагрева деталей по сечению и получения однородных свойств соединений в ряде случаев до начала оплавления торец подогревают током способом сварки сопротивле­нием.

Шунтирование тока.

Шунтирование тока проявляется в протекании части тока вне зоны сварки, например, через ранее сваренные точки при двухсторонней точечной сварке или через одну из деталей при односторонней сварке, при шовной сварке, при стыковой сварке изделий замкнутой формы.

Шунтирование в значительной мере нарушает симметрию электрического поля и может привести к уменьшению плотности тока. Токи шунтирования обычно снижаются в процессе сварки за счет нагрева шунта и снижения сопротивления электрод-электрод.

Роль пластической деформации

Пластическая деформация металла вызывается как внешними, факторами – усилием со стороны электродов, так и внутренними – напряжениями, возникающими при несвободном расширении металла зоны сварки.

При точечной, шовной, рельефной и стыковой сварке сопротивлением пластическая деформация металла присутствует на протяжении всего процесса сварки: от формирования холодного контакта до проковки соединения.

При сварке оплавлением деформация происходит на этапе предварительного подогрева и осадки.

Основная роль пластической деформации при точечной, шовной и рельефной сварке заключается в формировании электрического контакта, в образовании пластического пояса для удержания расплавленного металла от выплеска и ограничения растекания сварочного тока во внутреннем контакте, в уплотнении металла на стадии охлаждения.

Основная роль пластической деформации при стыковой сварке заключается в удалении оксидов для образования металлических связей в стыке (второй этап цикла сварки) и электрических контактов (преимущественно в течение первого этапа нагрева). Деформация вызывается действием усилия сжатия, создаваемого приводом сварочной машины.

Для образования начального электрического контакта достаточно небольшого давления, при котором происходит микропластическая деформация рельефа поверхности торцов. Для удаления оксидов и образования связей требуется относительно большая объемная пластическая деформация деталей.

При стыковой сварке в большинстве случаев используется свободная схема объемной деформации, при которой металл течет без какого-либо внешнего ограничения. В процессе стыковой сварки о величине деформации судят по укорочению деталей, вызванному осадкой.

Дефекты соединений и причины их образования при контактной сварке

Основными дефектами при точечной, шовной и рельефной сварке являются:

  • Непровары – проявляется в виде полного отсутствия или уменьшения литого ядра, а также при частичном или полном сохранении оксидной пленки или плакирующего слоя в контакте деталь-деталь; выплески, несплошности зоны сварки (трещины, раковины), снижение коррозионной стойкости соединений, неблагоприятные изменения структуры метала. Общая причина непровара – изменение параметров режима сварки (снижение тока и времени сварки, увеличение усилия сжатия и диаметра электродов), а также других технологических факторов (малая нахлестка, расстояние между точками, большие зазоры), приводящие к снижению плотности тока (тепловыделения).
  • Выплески – это выброс части расплавленного металла из зоны сварки. Выплески разделяют на наружные (из области контакта электрод-деталь), внутренние (между деталями), начальные (на I этапе формирования соединения) и конечные (на II этапе). Общая причина появления этого дефекта состоит в отставании скорости деформации от скорости нагрева.
  • Несплошности зоны сварки: наружные и внутренние трещины, раковины. Трещины являются горячими и образуются преимущественно в температурном интервале хрупкости.
  • Снижение коррозионной стойкости соединений – возникает в результате переноса части электродного металла на поверхность вмятины и может вызвать усиленную коррозию в этой части соединения.
  • Неблагоприятные изменения структуры металла сварного соединения – возникают как следствие термодеформационного цикла сварки.

Основные дефекты стыковой сварки:

  • Непровар – полное или частичное отсутствие металлической связи. Причина непровара – наличие в стыке оксидов или недостаточный нагрев торцов.
  • Искривление волокон в области стыка обычно наблюдается при чрезмерной осадке.

  • Расслоения и трещины (обычно продольные горячие) возникают также при чрезмерной осадке.
  • Дефекты структуры (крупное зерно, загрязнение стыка неметаллическими включениями, снижение содержания легирующих элементов в стыке и т. п.

    ) – могут быть вызваны перегревом металла, окислением при сварке, выгоранием легирующих элементов.

Области применения процессов контактной сварки и основные проблемы

Точечной и шовной сваркой обычно соединяют детали толщиной 0,5-6 мм. Толщина свариваемых деталей может быть одинаковой или различной. Материал деталей может быть однородным или разнородным. Если герметичность не требуется, то применяют точечную сварку. Прочноплотные соединения выполняют шовной сваркой.

При ограниченном доступе к месту сварки применяют односторонний подвод тока. Для повышения производительности и уменьшения коробления используют многоточечную сварку.

Сваркой сопротивлением обычно соединяют детали небольшого, как правило, круглого, сечения (например, из низкоуглеродистых сталей не более 200 мм2).

Сваркой непрерывным оплавлением сваривают детали сечением до 1000 мм2 (из низкоуглеродистой стали) и детали большого периметра (трубы, листы и др.).

Оборудование и приспособления

Для машин общего назначения ГОСТ 297—80 устанавливает, в частности, следующие основные параметры.

  • Наибольший вторичный ток. Это ток, который проходит во вторичном (сварочном) контуре при его коротком замыкании на максимальной ступени регулирования при номинальных значениях раствора и вылета сварочного контура.
  • Номинальное и (или) наименьшее и наибольшее усилия сжатия электродов — для точечных, шовных и рельефных машин.
  • Требования к геометрическим параметрам электродов и консолям машины (размеры контура относятся к наиболее важным параметрам машины; контуры состоят из жестких и гибких токоведущих элементов, которые соединяют вторичные витки сварочного трансформатора с оснасткой машин).

Оснастка машин включает консоли, электрододержатели, электроды, токоподводящие губки и другие элементы, размеры и конструкция которых может меняться в зависимости от конструкции изделия. На этих элементах иногда устанавливают приспособления, фиксирующие или поддерживающие свариваемые, детали, загрузочные или съемные механизмы. Вторичный контур характеризуется такими параметрами:

  • активное сопротивление;
  • индуктивное сопротивление;
  • полное сопротивление в режиме короткого замыкания.

В состав точечных, рельефных, шовных, подвесных и многоэлектродных машин входят приводы сжатия. В период протекания сварочного тока эти приводы формируют на электродах постоянное или изменяющееся во времени сварочное усилие.

В необходимых случаях такие приводы создают на электродах усилие предварительного обжатия (до включения тока) и ковочное усилие (после выключения тока), превышающие уровень сварочного усилия.

В большинстве машин приводы сжатия являются пневматическими, реже – пружинными.

Привода вращения роликов шовных машин – обеспечивают передвижение свариваемых деталей на шаг точек. Вращение роликов может быть непрерывным и прерывистым. Приводным может быть один из роликов, а в некоторых случаях крутящий момент передается сразу на оба ролика.

Электроды для точечной сварки и ролики для шовной сварки состоят из: рабочей части, части, обеспечивающей соединение с машиной, и средней (основной) части. Рабочая часть обеспечивает непосредственный контакт (электрический и механический) электрода со свариваемыми деталями и имеет рабочую поверхность, форма и размеры которой являются важной технологической характеристикой электрода (ролика).

В настоящее время наиболее распространены две формы рабочей поверхности: плоская (цилиндрическая у роликов) и сферическая. Основной функцией электродов и роликов является подвод тока к деталям и передача к ним сварочного усилия. Внутренняя часть большинства электродов для точечной сварки имеет канал для подачи охлаждающей воды. Внутри охлаждающего канала находится трубка, по которой поступает вода.

Параметры режима контактной сварки

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

Жесткий режим характеризуется высоким значением сварочного тока и малым временем сварки. Жесткий режим характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения. Такие режимы применяют при сварке материалов, обладающих высокой теплопроводностью и малым удельным электрическим сопротивлением.

Мягкие режимы характерны значительной длительностью протекания тока относительно малой силы. При этом происходит значительный теплообмен внутри деталей и с электродами.

Цикл контактной точечной и рельефной сварки состоит из предварительного сжатия, нагрева и проковки.

При сварке сопротивлением основными параметрами режима являются сварочный ток, или плотность тока, время протекания тока, начальное усилие сжатия и усилие осадки, укорочение деталей при сварке, установочная длина (начальное расстояние между внутренними краями токоподводов).

Основные параметры режима при сварке оплавлением: скорость оплавления, плотность тока при оплавлении, припуск на оплавление, время оплавления, величина осадки и ее скорость, длительность осадки под током, величина осадки под током, усилие осадки или давление осадки, установочная длина детали. Задают также напряжение холостого хода машины и программу его изменения.

Типовой технологический процесс производства сварных узлов состоит из таких операций:

  • изготовление деталей;
  • подготовка деталей;
  • сборка;
  • сварка;
  • доводочные операции;
  • антикоррозионная защита;
  • контроль.

Источник: http://weldering.com/kontaktnaya-svarka

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: