Лекция 12.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫСВАРКИ давлением
12.1. Стыковая контактная сварка
Стыковая контактная сварка – это сварка давлением с кратковременным предварительным нагревом торцов заготовок (без оплавления или с оплавлением) и с последующей деформацией (осадкой) за счет давления свариваемых заготовок. Принципиальная схема контактной стыковой сварки представлена на рис. 12.1. При этом способе (без оплавления) свариваемые заготовки закрепляют в подвижных зажимах стыковой машины, предварительно сжимают и включают электирческий ток (через трансформатор). Торцы заготовок разогреваются до температуры пластического состояния, после чего ток отключают и проиводят резкое сжатие заготовок дополнительгым усилием, в результате чего металл в зоне контакта осаживается и происходит сварка (рис. 12.2.).
В месте осадки образуется утолщение заготовок, которое называется гратом. При необходимости граг удаляют дальнейшей механической обработкой.
Контактная сварка оплалением имеет две разновидности – непрерывное и прерывистое оплавление. При контактной сварке сопротивления торцы заготовок должны быть очищены от окисных пленок и плотно пригнаны друг к другу. Это достигается, в основном, за счет их механической обработки.
Сварка оплавлением в этом отношении имеет преимущества, т.к. при оплавлении неровности, окислы и загрязнения удаляются при осадке вместе с жидким металлом. Контактной стыковой сваркой соединяют как однородные, так и разнородные металлы (сталь, медь, алюминий). Примеры изделий: трубчатые конструкции, кольца, колеса, режущий инструмент (сверла, фризы), рельсы, арматура. Однако сечения заготовок в месте сваркиимеют ограничения как по площади (до 250–300 мм2), так и по форме (круг, квадрат, шестигранник, кольцо). При больших сечениях заготовок резко возрастает сила сварочного тока (1000–100000 А) и неравномерность нагрева по сечению. В некоторых случаях свариваемые заготовки в месте контакта делают пустотелыми (рис. 12.2.).
Сварка широко применяется в серийном и массовом производстве.
Достоинства способа: высокая производительность (до 100 циклов в час), не требует разделки кромок; высокое качество сварного соединения, отсутствие шлаковой корки.
Недостатки: проблематичность сварки средне- и выоко легированных сталей; ограниченная номенклатура свариваемых заготовок; ограниченное сечение свариваемых заготовок; высокая чувствительность к режимам сварки; высокая стоимость сварочного оборудования и оснастки; значительная нагрузка на внешнюю сеть; плтери металла на грат.
Контактная точечная сварка
Точечная сварка – это вид контактной сварки, при которой заготовки (наибольшей толщины) соединяют в отдельных точках (нахлестное соединение). Принципиальная схема точечной сварки показана на рис. 12.4. Сварка выполняется при двухстороннем или одностороннем сжатии. Электроды – медные, цилиндрические, питание – через трансформатор. Заготовки зажимаются медными электродами, после чего включают ток. Место контакта заготовок под действием тока быстро разогревается до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних. Ток отключают, а усилие сжатия увеличивают. Жидкий металл при этом затвердевает, а место контакта претерпевает некоторую пластическую деформацию. Получается литая точка сварки. При одностороннем сжатии заготовок (рис. 12.4 б.) одновременно получают две точки сварки. В машиностроении применяют сварочные машины, на которых одновременно получают до 200 точек сварки. При одностороннем сжатии под заготовками распоалагают медную подкладку
Точечную сварку осуществляют на мягких и жестких режимах. Основные технологические параметры: а) при мягких режимах – плотность тока 80–160 А/мм2, усилие сжатия 15–40 МН/м2, время нагрева 0,5–3 с; б) при жестких режимах плотность тока 120–360 А/мм2, усилие сжатия 4 –150 МН/м2, время нагрева 0,001–0,01 с. Типы сварных соединений при точечной сварке показаны на рис. 12.5. Точечная сварка широко применяется в массовом и серийном производстве при сварке конструкций из листового материала (кузова автомобилей и тракторов, обшивка вагонов, приборостроение, бытовые изделия).
Достоинства способа: возможность сварки тонкостенных заготовок – до 0,1 мм (до 1000 точек в час), высокое качество сварного соединения, достаточно благоприятные условия труда.
Недостатки: ограниченная толщина заготовок (до 12 мм, на практке от 0,5 до 5 мм), высокая стоимость сварочного оборудования, значительная нагрузка на внешнюю цепь, высокая чувствительность к режимам сварки, низкая износостойкость сварочных электродов.
Рельефная сварка
Рельефная сварка – это точечная контактная сварка, при которой расположение сварных точек определено заранее подготовительными выступами на одной из заготовок (способами листовой штамповки). При рельефной сварке (рис.12.6) заготовки зажимают между плоскими медными электродами (контактными плитами). При включении тока выступы заготовок обычно уничтожаются за счет пластической деформации при нагревании. Способ отличается высокой производительностью. Главный недостаток – значительная потребляемая мощность и сила тока и, соответственно, высокая нагрузка на внешнюю сеть.
Шовная сварка
Шовная (или роликовая) сварка – это вид контактной сварки, при которой в качестве электродов используются плоские ролики (рис. 12.7.). Ролики придают вращение, а между ними пропускают свариваемые заготовки (обычно в виде листового материала). В зоне контакта роликов с заготовками формируется сплошной герметичный шов. Шовную сварку, как и точечную, также можно выполнять при одностороннем и двухстороннем расположении электродов.
Шовную сварку применяют в массосом производстве при изготовлении различных сосудов (например – бочки). Толщина заготовок – 0,3–3 мм. Свариваемые материалы: низкоуглеродистые и низколегированные стали, сплавы на основе алюминия, меди и титана, а также стальные заготовки с покрытиями. Потребляемая мощность – от 25 до 200 кВА.
Главные достоинства – высокая производительность и высокое качество сварного соединения, возможность сварки тонкостенных заготовок.