авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

«В.М. ВИНОГРАДОВ, А.А. ЧЕРЕПАХИН, Н.Ф. ШПУНЬКИН ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие по курсу «Технология ...»

-- [ Страница 4 ] --

Передаточной сваркой можно получить сварное соединение на достаточном удалении от поверхности вода механических колебаний.

Обычно ввод колебаний происходит на небольшом участке верхней заготовки. Хорошие акустические свойства заготовок (большой мо дуль упругости и малый коэффициент затухания колебаний) энергия ультразвуковой волны рассеивается незначительно. Тепловыделение на границе раздела зависит от конфигурации заготовок и требует спе циальной разделки кромок. Применяемые разделки можно разделить на три типа: открытые, закрытые (гнездообразные) и ступенчатые.

Стыкуемые заготовки должны иметь малую первоначальную контакт ную поверхность. Поэтому (обычно у верхней заготовки) выполняется острый выступ (или с небольшим притуплением). Паз нижней заго товки чаще всего выполняется плоским. Открытая разделка наиболее проста в выполнении и характеризуется свободным вытеканием рас плава в обе стороны соединения (грат). При повышенных требования к прочности и внешнему виду соединения применяют гнездовую раз делку. Ступенчатая разделка дает соединение невидимое невооружен ным глазом.

При необходимости жесткой посадки одной заготовки в другую применяют ультразвуковое прессование. На ввариваемой заготовке выполняют буртики, которые являются концентраторами напряжений и играют роль присадочного материала. Если ввариваемая заготовка имеет большую высоту, то предусматривают несколько буртиков.

УЗС жестких полимеров применяют для: изготовления объем ных деталей машин, подвергаемых средним статическим и динамиче ским нагрузкам;

изготовления светотехнической арматуры автомоби лей;

щеточных элементов зерноуборочных комбайнов;

сварки поли мерных канализационных и иных труб;

изготовления и ремонт сало нов автомобилей из искусственных кож.

5.3. Сварка трением Сварка трением – сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным относительным пере мещением свариваемых частей или инструмента.

Наиболее распространенная схема ротационной сварки приве дена на рис. 5.7. Две заготовки, подлежащие сварке, устанавливают соосно в зажимах машины;

одна из них - неподвижна, а другая приво дится во вращение вокруг их общей оси. На сопряженных торцовых поверхностях деталей, прижатых одна к другой осевым усилием Р, возникают силы трения.

Работа, затрачиваемая при относительном вращении сваривае мых заготовок на преодоление этих сил трения, преобразуется в теп лоту, которое выделяется на поверхностях трения и нагревает приле гающие к ним тонкие слои металла до температур, необходимых для образования сварного соединения (при сварке черных металлов тем пературы в стыке достигают 1000…1300° С). Таким образом, в стыке действует внутренний источник тепловой энергии, вызывающий бы стрый локальный нагрев небольших объемов металла.



В процессе трения пластичный металл стыка выдавливается в радиальных направлениях под воздействием осевого усилия и танген циальных сил, возникающих в стыке при вращении одной детали от носительно другой. Выдавленный металл (грат) - имеет характерную для сварки трением форму сдвоенного правильного кольца, располо женного по обе стороны плоскости стыка.

При выдавливании пластичного металла из стыка в радиальных направлениях хрупкие оксидные пленки, покрывавшие торцовые по верхности соединяемых заготовок до начала сварки, разрушаются, а их обломки, а также продукты сгорания адсорбированных жировых пленок и другие инородные включения вместе с металлом удаляются из стыка в грат.

Нагрев прекращается путем быстрого (практически мгновенно го) прекращения относительного вращения. При этом в контакт ока зываются введенными очищенные торцовые поверхности соединяе мых деталей, металл которых доведен до состояния повышенной пла стичности. Для получения прочного соединения достаточно такой подготовленный к сварке металл подвергнуть сильному сжатию - про ковать. Это достигается с помощью продолжающего еще некоторое время действовать осевого усилия.

Таким образом, прочность образующегося сварного соединения непосредственно связана с величиной пластического деформирования торцов свариваемых деталей и с режимом проковки.

В свою очередь, степень пластического деформирования и гео метрия зоны сварки зависят от количества и характера выделения теп ла при трении, теплопроводности материала заготовок, распределения давления в контакте с учетом изменения механических свойств мате риала заготовок при нагреве и длительности цикла сварки.

Мощность выделения тепла в точках, расположенных на рас стоянии ri от оси вращения составляет:

N = 2fpnri, где: f - коэффициент трения;

p- нормальное давление в контакте;

n – частота вращения.

Суммарная мощность составит:

rmin f p n rdr N rmax На периферии стыка нагрев металла более значителен чем в зо не оси вращения. При сварке происходит перераспределение давле ния. Оно концентрируется в центральной зоне (там, где скорость тре ния и нагрев материала меньше). Обычно скорость трения составляет 10…25 м/с. При скоростях меньше 10 м/с необходимо увеличивать давление, что может привести к деформациям заготовок. При сварке сталей рекомендуются давления: на фазе нагрева 0,6 МПа;

на стадии проковки – 1,5 МПа. При нагреве происходит притирка поверхностей заготовок, удаление оксидных пленок и загрязнений, что сопровожда ется уменьшением линейных размеров заготовок. После проковки также происходит уменьшение суммарной длины заготовок. Если не обходимо обеспечить точный осевой размер свариваемого изделия, то используется контроль изменения длины заготовок. Управление про цессом сварки в современных станках осуществляется на основе дан ных о скорости изменения длины заготовок на стадиях нагрева и про ковки.





Строго локализованное тепловыделение в приповерхностных слоях деталей при сварке трением является главной особенностью этого процесса, определяющей его энергетические и технологические преимущества, к которым в первую очередь относятся следующие:

Высокая производительность. Объем тонкого слоя нагреваемого ме талла незначителен. Весь цикл его нагрева продолжается от 2 до секунд (в зависимости от свойств материала и размеров сечения сва риваемых деталей). Высокие энергетические показатели процесса.

Локальное генерирование тепла и малые объемы нагреваемого при сварке трением металла обусловливают высокий КПД процесса. Рас ход энергии и мощности при сварке трением в 5…10 раз меньше чем, например, при электрической контактной сварке встык. Высокое ка чество сварного соединения. При правильно выбранном режиме свар ки металл стыка и прилегающих к нему зон обладает прочностью и пластичностью, не меньшей, чем основной металл соединяемых заго товок;

стык свободен от пор, раковин, различного рода инородных включений и других макропороков. Металл стыка и зон термического влияния в результате ударного термомеханического воздействия (бы стрые нагрев и охлаждение в присутствии больших давлений), по сво ему характеру близкого к режимам термомеханической обработки ме таллов, приобретает сильно измельченную структуру. Независимость качества сварных соединений от чистоты их поверхности. При сварке трением нет необходимости в зачистке перед началом процесса вво димых в контакт поверхностей;

боковые поверхности заготовок также могут оставаться неочищенными, что в значительной мере экономит время вспомогательных операций. Возможность сварки металлов и сплавов в различных сочетаниях. Процесс сварки трением позволяет выполнять прочные соединения не только одноименных, но и разно именных металлов и сплавов (например, сочетания алюминий - сталь, медь - сталь, титан - алюминий, медь – алюминий). Простота механи зации и автоматизации. Сварку трением выполняют на специальных машинах;

основные параметры процесса сравнительно легко про граммируются, и, как правило, все оборудование представляет собой полуавтоматы или автоматы.

К недостаткам сварки трением можно отнести: Сварка трением не является универсальным процессом. С ее помощью могут осущест вляться соединения лишь таких пар заготовок, из которых хотя бы од на является телом вращения (круглый стержень или труба), ось кото рого совпадает с осью вращения. Другая заготовка может быть произ вольной формы, но должна иметь плоскую поверхность, к которой приваривается первая заготовка. Этот недостаток, однако, несущест венно ограничивает применяемость сварки трением;

так как в маши ностроительных отраслях промышленности количество деталей круг лого сечения составляет до 50…70% от общего числа свариваемых деталей. Громоздкость оборудования, в результате чего процесс не может быть мобильным;

процесс осуществим лишь при условии по дачи заготовок, подлежащих сварке, к машине (приварка малых заго товок к массивным конструкциям с помощью переносных машин ис ключается). Искривление волокон текстуры проката в зоне пластиче ского деформирования - волокна близ стыка располагаются в ради альных направлениях и выходят на наружную (боковую) поверхность сваренной детали. В деталях, работающих в условиях динамических нагрузок, стык с таким расположением волокон может оказаться оча гом усталостного разрушения, а в деталях, работающих в агрессивных средах - очагом коррозии. Лучшим средством предотвращения ука занных дефектов является сохранение на детали грата. Необходимость съема грата, когда это по конструктивным соображениям оказывается необходимым. На это затрачивается добавочное время либо на сва рочной машине, либо на отдельном рабочем месте.

Сварка трением широко применяется при изготовлении: В авто мобилестроении - деталей рулевого управления, карданных валов лег ковых и грузовых автомобилей, полуосей, картеров задних мостов ав томобилей, клапанов двигателей внутреннего сгорания, цилиндров гидравлических систем и др. В тракторостроении - деталей рулевого управления, планетарных передач, валов отбора мощности, катков, траков, роторов турбо нагнетателей дизельного двигателя и др. В электропромышленности - деталей высоковольтной аппаратуры, вы водов бумаго-масляных конденсаторов, кислотных аккумуляторов и анодов игнитронов, поршней пневматических цилиндров сварочных машин и др. В инструментальном производстве - при массовом изго товлении концевого режущего инструмента (фрезы, сверла, метчики).

Принципиально сварку трением можно вести на любом метал лорежущем станке имеющем патрон на вращающемся шпинделе для закрепления одной из свариваемых деталей и место для установки второй детали (токарный, фрезерный, расточной, сверлильный и т.п.

станки). Однако использование универсальных металлорежущих станков для сварки трением приводит к их быстрому износу. Универ сальные станки не рассчитаны на режимы, свойственные сварке тре нием;

выходят из строя подшипниковые группы станков, ломаются станины.

В серийном производстве для сварки трением используют спе циальные машины, снабженные силовым (обычно гидравлическим) механизмом прижима заготовок, электромагнитным тормозом шпин делей установленных в подшипниках повышенной мощности.

Различают несколько видов сварки трением:

Инерционная сварка отличается от обычного способа сварки трением лишь тем, что потребляемая из электрической сети энергия, преобразованная электродвигателем в механическую энергию, посту пает в зону сварки не непосредственно, а предварительно (в проме жутках между сварками) аккумулируется в маховике машины. Про цесс инерционной сварки начинается с того, что маховик машины с помощью электродвигателя приводится во вращение. Когда накоп ленная энергия и угловая скорость достигнут достаточной для сварки заготовок величины, маховик отключается от приводного двигателя и подключается к шпинделю, на котором укреплена одна из заготовок.

Если заготовки предварительно были прижаты осевым усилием одна к другой, то в стыке начинается процесс тепловыделения.

Время нагрева при инерционной сварке в несколько раз меньше, чем при обычной сварке трением. Кратковременный цикл нагрева охлаждения позволяет с помощью инерционной сварки соединять та кие разнородные материалы, как титан с алюминием и другие сочета ния, в то время как при обычной сварке трением это в ряде случаев невыполнимо. Однако при сварке сталей склонных к образованию за калочных структур (сварка быстрорежущих сталей с конструкцион ными) быстротечность термического цикла приводит к образованию закалочных трещин.

Орбитальная сварка (рис. 5.8, а) отличается от обычного спосо ба сварки тем, что позволяет осуществлять соединение не только круглых заготовок, но также и заготовок любой произвольной формы сечения. Это достигается путем вращения обеих свариваемых загото вок с одинаковой угловой скоростью в одну и ту же сторону. При этом даже если торцы заготовок и были прижаты один к другому, си лы трения между ними не возникнут. Если одну из заготовок сместить в радиальном направлении то в стыке возникнет трение, начнется теп ловыделение. Процесс тепловыделения завершается принудительным совмещением осей вращающихся заготовок. Во время торможения обеих заготовок их торцами прикладывается проковочное давление. К моменту остановки заготовок, они оказываются сваренными.

Сварка двух деталей с помощью третьего тела применяется для соединения длинных (или коротких, но массивных) заготовок. Во время сварки крайние заготовки (рис. 5.8, б) остаются неподвижными.

Во вращение приводится только зажатое между ними тело (вставка).

В качестве вставки может быть использован тонкий диск с диаметром большим, нежели диаметр свариваемых заготовок, или относительно длинная в осевом размере вставка, диаметр которой может быть таким же, как и диаметр, подлежащих соединению заготовок.

Одновременная сварка трех заготовок - применяется с целью увеличения производительности труда. Одновременно свариваются три заготовки. Средняя заготовка в процессе сварки остается непод вижной, а крайние - приводятся во вращение с помощью двух отдель ных шпинделей.

Вибрационная сварка (линейная сварка LFW) - сварка трением некруглых деталей, при котором вместо относительного вращения ис пользуется возвратно-поступательное движение торца одной из сва риваемых заготовок относительно другой. В процессе возвратно – по ступательного движения с частотой около 60 Гц и амплитудой до мм, торцы заготовок сжимаются до образования плотного контакта. В процессе сварки вязкопластичные слои металлов заготовок переме щаются к границам свариваемой поверхности. При этом удаляются окислы и загрязнения. Малая длительность процесса (до 20 с) обеспе чивает минимальную зону термического влияния.

Сварка целого или полого стержня к диску или пластине являет ся разновидностью ротационной сварки.

Перемешивающая сварка (ПСТ) выполняется торцом вращаю щегося инструмента 3, перемещающегося в направлении сварки (рис.

5.8, в). Диаметр инструмента выбирается немного меньше, чем глуби на сварки. Пластифицированные тепловыделением металлы заготовок 2 и 4 закручивается за счет сил трения относительно оси вращения инструмента. Происходит перемешивание металлов заготовок и фор мирование сварного шва 1. Деформация и перемешивание металлов заготовок в твердой фазе создают микроструктуры более прочные, чем основной материал. Сварка может производиться в любом поло жении по любой заданной траектории. ПСТ используется для сварки заготовок толщиной 1,6…30 мм (листовых, цилиндрических и трубча тых) из стали и сплавов цветных металлов.

Штифтовая сварка трением (рис. 5.8, г) используется: при сварке под водой для конструкций, которые трудно сваривать обычным спо собом;

в ремонтном производстве для заварки трещин;

для заварки литейных трещин. Предварительно сверлится отверстие, в которое вставляется штифт из того же материала, что и материал свариваемых заготовок. Сварка начинается с момента касания штифтом дна отвер стия. В результате нагрева, внутреннего трения и пластической де формации поверхность трения перемещается вверх по отверстию, по ка пластифицированный металл полностью его не заполнит. Длитель ность процесса сварки 5…20 с. Далее сверлят новое отверстие, и про цесс сварки повторяется.

5.4. Сварка взрывом Сварка взрывом – сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соуда рения свариваемых частей.

При сварке взрывам химическая энергия превращения заряда взрывчатого вещества (ВВ) в газообразные продукты взрыва транс формируется в механическую энергию их расширения, сообщая одной из свариваемых заготовок большую скорость перемещения. Кинети ческая энергия соударения движущейся части с поверхностью непод вижной части затрачивается на работу совместной пластической де формации контактирующих слоев металла, приводящей к образова нию сварного соединения.

Работа пластической деформации переходит в теплоту, которая вследствие адиабатического характера процесса из-за больших скоро стей может разогревать металл в зоне соединения до высоких темпе ратур (вплоть до оплавления локальных объемов).

Принципиальная схема сварки взрывом показана на рис. 5.9. На основании 1 (земляной грунт, дерево, металл и т. п.) расположена од на из свариваемых заготовок 6 (в простейшем случае пластина), над ней параллельно, с определенным зазором h, на технологических опо рах 5, расположена вторая заготовка 2. На ее внешней поверхности находится заряд ВВ 3 заданной высоты Н и площади, как правило, равной площади заготовки 2 (наиболее широко применяемые для сварки взрывом насыпные ВВ помещаются в открытом контейнере соответствующих размеров). В одном из концов заряда ВВ находится детонатор 4.

При инициировании заряда ВВ по нему распространяется фронт детонационной волны со скоростью D (лежащей для существующих ВВ в пределах 2000…8000 м/с). Образующиеся позади него газооб разные продукты взрыва в течение короткого времени, по инерции сохраняют прежний объем ВВ, находясь в нем под давлением 100.. тыс. ати. Затем со скоростью Vc = (0,5…0,75)D расширяются по нор малям к свободным поверхностям заряда, сообщая находящемуся под ними участку металла импульс. Под действием этого импульса объе мы заготовки 2 последовательно вовлекаются в ускоренное движение к поверхности неподвижной части металла (к заготовке 6) и со скоро стью Vc соударяются с ней. При установившемся процессе (рис. 5.10) метаемая пластина на некоторой длине дважды перегибается, ее на клонный участок со скоростью Vк = D движется за фронтом 3 детона ционной волны, а участок перед ее фронтом с непродетонировавшей частью заряда ВВ под действием сил инерции продолжает занимать исходное положение.

Высокоскоростное соударение метаемой части металла с непод вижной развивает в окрестностях движущейся вершины угла встречи их контактирующих поверхностей давления до 100 тыс. атм. ати. Вы зываемое им всестороннее неравномерное сжатие (с наиболее благо приятными условиями для пластического течения в направлении про цесса сварки благодаря наличию свободной поверхности перед вер шиной угла и возникновению тангенциальной составляющей скоро сти взрыва) заставляет металл поверхностных слоев обеих соударяю щихся частей совместно деформироваться в этом же направлении со скоростью Vк. Происходит тесное сближение свариваемых частей.

При этом оксидные пленки и. другие поверхностные загрязнения дро бятся, рассредоточиваются, а также выносятся из вершины угла под действием кумулятивного эффекта.

Таким образом, реализуется известная способность металлов образовывать прочные металлические связи в твердой фазе при созда нии между соединяемыми поверхностями физического контакта и ус ловии для электронного (химического) взаимодействия между ними.

Требующаяся для второй стадии процесса энергия активации обеспе чивается за счет работы пластической деформации и вызываемого ею нагрева. Объемная диффузия из-за скоротечности процесса, даже, не смотря на нагрев, развиваться не успевает, что позволяет широко применять сварку взрывом для соединения разнородных металлов и сплавов.

Перспективы и области применения сварки взрывом определя ются способностью создавать в твердой фазе прочные соединения за счет поверхностных металлических связей без развития объемной диффузии вследствие скоротечности процесса на больших, практиче ски неограниченных площадях (20 м2). Это позволяет применять свар ку взрывом для: Изготовления композиционных изделий (например, слябов с высокопрочным соединением слоев из разнородных метал лов, сплавов и сталей для прокатки в двух и многослойные листы).

Непосредственного изготовления биметаллических листов металлов и сплавов в любых сочетаниях. Изготовления сплошных и полых ци линдрических композиционных заготовок для профильного проката или непосредственного использования в деталях машин. Непосредст венной облицовки заготовок деталей машин (например, лопастей гид ротурбин, лемехов плугов) металлами и сплавами. Изготовления из разнородных металлов и сплавов плоских композиционных карточек с высокопрочным соединением слоев, вырезки из них поперек слоев переходников необходимой конфигурации (полос, колец, фланцев и т.

п.) и вварки их обычными способами между деталями из одноимен ных материалов. Изготовления волокнистых композиционных загото вок с неограниченным числом слоев матрицы и волокон в виде пло ских листов и цилиндрических обечаек. Изготовления оригинальных типов сварных соединений между элементами конструкций из одно родных и разнородных материалов (например, труб с трубными дос ками). Нанесения порошковых покрытий на металлические поверхно сти.

Для сварки взрывом чаще всего применяют насыпные ВВ, так как они позволяют легко создавать заряды требуемых форм и разме ров. Наиболее важные характеристики основных выпускаемых про мышленностью ВВ приведены в табл. 5.2. Показатель «критический диаметр» в ней характеризует минимальную площадь поперечного се чения заряда, обеспечивающую его устойчивую детонацию с указан ной скоростью. Из-за значительного разброса скоростей детонации целесообразно для каждой партии ВВ определять ее опытным путем.

Таблица 5. Характеристики некоторых ВВ, применяемых для сварки взрывом Насыпная Критический Скорость Марка ВВ плотность, диаметр, детонаций, г/см мм км/с Гранулит C-2 0,80…0,92 120…150 2,4…3, Зерногранулит 0,85..0,90 25…35 3,5…4, горячего смеше ния 79/ Зерногранулит 0,80…0,85 50…60 3,0…3, холодного смеше ния 79/ Аммонит скаль- 0,95…1,1 5…6 4,8…5, ный № В-3 (порошок) 0,85…0,9 13…15 3,6…4, № 10 ЖВ 0,75…0,80 15…20 3,2…3, № ПЖВ-20 1,1…1,18 12…14 3,5…4, Аммонал водоус- 0,95…1,1 12…14 4,0…4, тойчивый Аммонал 30/70В 0,85…0,90 40…60 3,8…4, Контрольные вопросы 84. Какие металлы можно соединять холодной сваркой и почему?

85. Какие заготовки можно соединять точечной и стыковой холод ной сваркой?

86. Какие физические явления протекают в зоне ультразвуковой сварки?

87. Какова роль механической колебательной системы в процессе УЗС?

88. В чем особенности УЗС пластмасс?

89. В чем особенности физических явлений, протекающих при сварке трением?

90. Какие физические явления протекают при установившемся про цессе сварки взрывом?

91. Чем определяются перспективы и область применения сварки взрывом.

ГЛАВА. 6. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ВИДЫ СВАРКИ Электромеханические виды сварки – виды сварки с применением давления, при которых нагрев заготовок осуществляется электриче ской энергией.

К электромеханическим видам сварки относятся все способы контактной сварки. Контактная сварка – сварка с применением давле ния, при которой используется теплота, выделяющаяся в контакте свариваемых частей при прохождении электрического тока. Для осу ществления контактной сварки кратковременно нагревают место со единения электрическим током с последующей осадкой разогретых заготовок. В процессе осадки пластически деформируются внешние слои заготовок, и формируется сварное соединение.

Различают контактную сварку: стыковую, точечную, рельефную и шовную.

Стыковая контактная сварка (СКС) – контактная сварка, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхно стям стыкуемых торцов. Точечная контактная сварка (ТКС) – кон тактная сварка, при которой сварное соединение получается между торцами электродов, передающих усилие сжатия. Шовная контакт ная сварка (ШКС) – контактная сварка, при которой соединение сва риваемых частей происходит между вращающимися дисковыми электродами, передающими усилие сжатия. Рельефная сварка – (РКС) контактная сварка, при которой сварное соединение получа ется на отдельных участках, обусловленных их геометрической фор мой, в том числе по выступам.

6.1. Стыковая контактная сварка Для осуществления СКС усилие осадки прикладывается к заго товкам во время нагрева (сварка сопротивлением) или по окончании нагрева (сварка оплавлением). При сварке сопротивлением ток про пускают через предварительно сжатые заготовки. По мере нагрева за готовок уменьшается усилие сжатия. Обычно в конце нагрева сжатие резко увеличивают. Усилие сжатия снимается после отключения тока.

При сварке оплавлением заготовки предварительно сжимают низким давлением (около 7 кПа). При сближении, заготовки контактируют по верхушкам микронеровностей. В этих точках возникают электриче ские контакты, плотность тока в которых возрастает до 10… кА/мм2. Металл в точках контакта плавится и взрывообразно разру шается, появляются кратеры с расплавленным металлом. При оплав лении пары металла выбрасываются из зоны сварки, и препятствуют окислению зоны сварки. После оплавления заготовок на требуемую величину быстро осаживают концы заготовок, формируя сварное со единение.

Ток к заготовкам 3 и 4 (рис. 6.1) подводят через губки зажимов 2. Для нагрева заготовок используется понижающий трансформатор 1.

Количество выделяемой теплоты определяется законом Джоуля – Ленца:

Q = kI2Zt, где: Q –количество теплоты, выделяемое при прохождении электри ческого тока через твердый или жидкий проводник (сварочную цепь), в Дж, I- сварочный ток, в А, Z- полное сопротивление сварочной це пи, в Ом;

t – время прохождения тока по сварочной цепи, в с, k - ко эффициент пропорциональности между тепловой и электрической энергией. Полное сопротивление сварочной цепи складывается из омического и индуктивного сопротивления электрической цепи:

Rэл 2Rзаг 2Rз Rк Z X2, где: Rэл – внутренне омическое сопротивление сварочной машины;

Rзаг – суммарное омическое сопротивление заготовок;

Rз – омическое пе реходное сопротивление контакта «заготовка - зажим»;

Rк – омиче ское сопротивление свариваемого стыка (контакта);

X – индуктивное сопротивление сварочного контура. Суммарное омическое сопротив ление заготовок определяют по формуле:

Rз = mз(L1+L2)/F, где: m – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока по сечению проводника;

(L1+L2) –установочная длина, условно равна расстоянию между губками;

F – площадь сечения заготовки;

з – удельное сопротивление материала заготовок при текущей температу ре. С повышением температуры растет удельное сопротивление мате риала заготовок. Однако суммарное омическое сопротивление загото вок, даже при повышенных температурах лежит в пределах 10-2 … мкОм. Сопротивление Rк зависит от микрогеометрии и состояния (на личия окисных и иных пленок) поверхностей контакта заготовок с губками, от нагрева заготовок и усилия сжатия.

Вначале, ток, протекая по небольшим контактным поверхностям меж ду заготовками, испытывает большое сопротивление. По мере нагрева заготовок увеличивается площадь контактных площадок, ток распре деляется более равномерно, и Rк уменьшается. При сварке сопротив лением Rк можно рассчитать по формуле:

Rк=rсж, где: rсж– контактное сопротивление при усилии сжатия Рс = 10Н (для очищенной от окалины низкоуглеродистой стали rк = 0,005 Ом, для алюминия rсж = 0,001Ом);

– показатель степени (для стали = 0,75, для алюминия = 0,75…0,85). Наличие окалины на свариваемых по верхностях увеличивает rсж в 200…500 раз. При сварке оплавлением rсж соответствует сопротивлению оплавления Rопл, которое зависит от характера и скорости оплавления и от числа жидких перемычек. Со противление оплавления складывается из сопротивлений единичных перемычек. (rопл): Rопл = rопл. При питании сварочной цепи перемен ным током, в течение одного полупериода происходит рост и взрыв перемычек. На участке «a-b» (рис. 6.2) сопротивление единичной пе ремычки быстро уменьшается, а затем растет (участок «b-c»). Рас плавленная перемычка сжимается собственным магнитным полем, и рост сопротивления резко увеличивается (участок «c-d»). Вследствие перегрева перемычка взрывается. После взрыва, часть расплавленного металла остается на заготовках. Часть металла испаряется создавая благоприятные условия для кратковременного дугового разряда. Раз ряд быстро затухает, и сопротивление увеличивается (участок «d-e»).

Наложение друг на друга циклических процессов роста и взрыва пе ремычек приводит к колебанию Rопл. В результате: Rзаг + Rэл + Rз Rк, что приводит к выделению основной доли тепла в свариваемом стыке.

Схема установки для СКС показана на рис. 6.3, а. На станине 2 уста новлены две плиты: неподвижная 3 и подвижная 6, перемещаемая по направляющим 7. Заготовки 4 устанавливаются в зажимах 5. Свароч ный ток подается от трансформатора 1. Плита 6 перемещается и сжи мает заготовки с усилием P, обеспечивая осадку (проковку) заготовок.

Стыковой контактной сваркой соединяют круглые и не круглые стержни (рис. 6.3, б) одинакового или различных диаметров, круглые или некруглые стержни с плоской заготовкой, плоские или кольцевые заготовки.

Проковка заготовок сопровождается уменьшением их линейных раз меров. При необходимости обеспечения осевого размера свариваемо го изделия с заданным допуском используется контроль изменения длины заготовок (на современных станках используются контролле ры, осуществляющие управление процессом сварки на основе данных о скорости изменения длины заготовок на стадии проковки).

СКС сопротивлением – стыковая контактная сварка, при которой на грев металла осуществляется без оплавления стыкуемых торцов.

Для правильного формирования сварного шва необходимо протекание процесса сварки в определенной последовательности. Совместное графическое изображение тока (I) и осевого усилия (Р) изменяющихся в процессе сварки называют циклограммой сварки (рис. 6.4). Процесс сварки идет в три этапа: 1 - предварительный прижим заготовок;

2 – разогрев торцов;

3 - проковка (прижим заготовок и выдержка).

Режим СКС сопротивлением определяется установочной длиной заго товок, рис. 6.5, плотностью тока, длительностью сварки, величиной начального и конечного давления;

величиной осадки.

От установочной длины зависят: продольная устойчивость заготовок;

интенсивность нагрева и охлаждения заготовок. Установочную длину выбирают в зависимости от площади сечения заготовок (F):

L1+L2=kF0,5, где: k – поправочный коэффициент (для углеродистых сталей k=1,2;

для легированных сталей k=1,1). Плотность тока выбирают в зависи мости от длительности сварки:

j = (12…15) + (90…120)/ tc, где: j – плотность тока в А/мм2;

tc – длительность сварки в с. Величи ну осадки принимают равной:

= 0,33(L1+L2).

Начальное давление обычно равно 3…8 МПа, конечное давление рас считывают по формуле:

p = ((1+0,25F/(2нS))т, где: p - конечное давление в МПа;

F – площадь свариваемого сечения в мм2;

S – периметр свариваемого сечения в мм;

т – предел текучести при температуре, средней между температурой сварки и 900оС;

– ко эффициент объемно-напряженного состояния (для круглого сечения = 1,3, для прямоугольного сечения = 2);

н – ширина зоны нагрева свыше 900оС.

Перед сваркой заготовки необходимо очистить от оксидных пленок, их торцы должны по форме соответствовать друг другу. Торцы долж ны иметь сечение простой формы (круг, квадрат, прямоугольник с ма лой разницей соотношения сторон) и быть плотно прижаты друг дру гу за счет предварительной механической обработкой.

Соединения, сваренные СКС сопротивлением, характеризуются плавным очертанием. При медленном нагреве рядом со стыком замет но растет зерно. Сварка стали без специальной защиты, часто сопро вождается появлением оксидных включений. Иногда при отсутствии видимых неметаллических включений в стыке обнаруживается полос ка окисленного феррита. Все это сильно понижает пластичность со единения.

Заготовки сечением более 300 мм2 сваривают в атмосфере защитных газов.

Применение защитных газов позволяет обеспечить равномер ность нагрева по периметру стыка и отсутствие в стыке окислов. При сварке заготовок большого диаметра (рис. 6.6) торцы заготовок обра батываются со скосом 6…7°, и в газозащитную камеру 2 подается тщательно осушенный и очищенный от кислорода газ (азот или азот с небольшой добавкой водорода). При нагреве, заготовки сжимаются относительно небольшим усилием Рн, благодаря чему контактное со противление велико и теплота в зоне стыка выделяется очень интен сивно. В результате конусной подготовки торцов труб, при малом Рн, давление в начале нагрева очень значительно. Это приводит к тому, что при включении сварочного тока сразу достигается плотное взаим ное прилегание кромок, и нагрев их идет очень быстро и равномерно по всему периметру;

острые кромки почти мгновенно свариваются, преграждая доступ газу из трубы в открытую разделку. Дальнейший нагрев кромок, омываемых защитным газом, идет без заметного окис ления и сопровождается постепенной пластической деформацией. К концу нагрева (температура - до 1200°С;

продолжительность нагрева – 4…8 с) стык полностью закрывается. Одновременно с выключением сварочного тока усилие осадки резко увеличивается до Рос (40… МПа). Этим обеспечивается пластическая деформация, необходимая для получения качественного сварного соединения без непровара и крупного зерна.

Сваркой сопротивлением соединяют заготовки из низкоуглеродистых, низколегированных конструкционных сталей;

алюминиевых сплавов;

сечением до 200 мм2.

СКС оплавлением – стыковая контактная сварка, при которой на грев металла сопровождается оплавлением стыкуемых торцов.

СКС оплавлением имеет две разновидности: сварка с непрерывным и прерывистым оплавлением.

При непрерывном оплавлении заготовки устанавливают в электродах машины с набольшим зазором по торцам (рис. 6.7). После подключе ния источника тока, заготовки сближают. Вначале соприкосновение заготовок происходит по небольшим площадкам, через которые про текает ток высокой плотности. Между торцами заготовок появляются перемычки из жидкого металла. Одновременно возрастает сварочный ток и развивается температура до 8 000оС. Под воздействием высокой температуры перемычки испаряются. Давление паров металла в мо мент испарения перемычек достигает сотен атмосфер. Под действием магнитного поля, часть металла в виде искр (капель) и паров выбра сывается из стыка. Вместе с металлом из стыка выбрасываются и за грязнения (оксидные пленки), которые находились на торцах. По мере сближения заготовок число контактов (оплавляемых выступов) уве личивается. После равномерного оплавления всей поверхности свари ваемого стыка, отключают сварочный ток и осаживают заготовки.

При этом жидкий металл и часть пластически деформированного ме талла из стыка, выдавливается наружу, образуя грат. Циклограмма сварки показана на рис. 6.8.

Режим СКС оплавлением определяется: установочной длиной (L1+L2);

величиной полной осадки (), скоростью оплавления (Vопл) и скоро стью осадки (Vос).

Установочная длина выбирается с учетом требования обеспечения широкой зоны нагрева без потери заготовками продольной устойчи вости. Чем больше установочная длина, тем выше плотность тока и требуется большее напряжение в сварочной цепи. При малой устано вочной длине заготовки нагреваются неравномерно, растут потери те пла в токопроводящих губках, сокращается зона нагрева и требуется увеличение давления осадки. Для прутковых и трубчатых заготовок установочная длина равна: (0,75…1,0);

для плоских заготовок – (4…5). Полная осадка ( в мм) равна сумме припусков на оплавле ние (1) и на осадку (2): = 1 + 2. Большое влияние на качество сварки оказывает скорость оплавления (Vопл). При слишком маленькой скорости оплавление неустойчиво и часть расплава может кристалли зоваться. При слишком большой скорости происходит короткое замы кание сварочной цепи., приводит к явлениям, рассмотренным в раз деле «сварка сопротивлением». Скорость оплавления рассчитывается по формуле:

Vопл = 0,24I2Z/(cF(Tо-Tн)), где: Vопл скорость оплавления в мм/с;

I – сварочный ток;

Z – суммар ное сопротивление сварочной цепи;

– удельный вес материала заго товок в г/см3;

c – удельная теплоемкость материала заготовок в дж/г кельвин;

F – площадь сечения свариваемого стыка в мм2;

Tн и Tо – на чальная температура заготовок и температура оплавления в град (Tо = 2 000оС). Оптимальная скорость оплавления для малоуглеродистых сталей лежит в пределах 1…2,5 м/с;

для легированных сталей – 2,5…3,5 м/с. Скорость осадки выбирают исходя из условия предупре ждения преждевременной кристаллизации и окисления расплава. Для низколегированных сталей скорость осадки лежит в пределах 50… мм/с;

для легированных сталей – 60…100 мм/с. Давление осадки оп ределяет качество сварного соединения. Для низкоуглеродистых ста лей давление осадки составляет 5…10 МПа, для легированных сталей – 10…18 МПа. Усилие сжатия заготовок (Рсж) зависит от усилия осад ки коэффициентов трения между губками станка и заготовками:

Рсж = Рос/(f1+f2).

При прерывистом оплавлении, заготовки под напряжением приводят в кратковременное соприкосновение и вновь разводят на небольшое расстояние. При смыкании заготовок происходит прерывистое оплав ление торцов, заготовки укорачиваются на заданную величину и од новременно равномерно разогреваются по сечению. Число смыканий может быть от двух до нескольких десятков в зависимости от разме ров сечения заготовок. После равномерного оплавления всей поверх ности свариваемого стыка, отключают сварочный ток и осаживают за готовки.

В процессе СКС оплавлением выравниваются неровности стыка, уда ляются из стыка все оксиды и загрязнения. Поэтому не требуется осо бой предварительной подготовки торцов. Сварка позволяет соединять заготовки из разнородных металлов (быстрорежущая и углеродистая стали;

медь и алюминий …) сечением сложной формы. Однако, рас плавленный металл, застывая, образует грат., который необходимо удалять.

По окончании сварки обработка сварного соединения предусматрива ет удаление грата, правку изделия и нагрев шва и околошовной зоны для улучшения структуры. Грат удаляется продувкой газовыми сме сями (трубчатые заготовки), срезанием (губками, снабженными ре жущими кромками или режущим инструментом). Крупногабаритные изделия подвергаются высокотемпературному отпуску СКС широко применяется: Для получения из проката длинных изде лий или заготовок, поступающих в дальнейшую переработку. Напри мер: сварка трубчатых змеевиков поверхностей нагрева котлов;

сварка на трассе стыков труб нефте - и газопроводов;

сварка концов рулонов стальной ленты для пропуска через линии непрерывного волочения;

сварка железнодорожных рельсов в длинные плети, улучшающие ус ловия прохождения по ним подвижного состава. Для изготовления де талей замкнутой формы (звеньев цепей;

ободов автомобильных колес;

колец жесткости для реактивных двигателей;

зубчатых венцов;

окон ных переплетов из легких сплавов и др.). Для экономического образо вания сложных деталей из простых катаных, кованых, штампованных или механически обработанных заготовок, зачастую подвергаемых перед сваркой окончательной термической обработке. Например: ко жух карданного вала автомобиля, можно сваривать из трубы и двух поковок;

тягу самолета, сваривают из трубы и двух штампованных проушин. Для экономии легированных сталей. Например: рабочая часть сверла из быстрорежущей стали сваривается с хвостовиком из низкоуглеродистой стали;

заготовку клапана двигателя внутреннего сгорания, получают сваркой стержня из жаропрочной стали, обра зующего после высадки головку клапана, и хвостовика из конструк ционной стали. Для уменьшения отходов. Например: сварка прутков арматуры железобетона в бесконечную плеть с отрезкой от нее стерж ней заданной длины;

сварка коротких угольников, швеллеров и т. д.

6.2. Точечная контактная сварка ТКС широко применяется в штампосварных конструкциях, в ко торых две или более деталей, штампованные из листа, свариваются в жесткий узел (пол легкового автомобиля, кабина грузовика и т. п.).

Точками часто свариваются каркасные конструкции (боковина и крыша пассажирского вагона, бункер комбайна, узлы самолёта и т. п.).

Широко распространена ТКС пересекающихся стержней диаметром 25 мм и более при изготовлении арматуры железобетона в виде сеток и каркасов. Сварка дает лучшие результаты при изготовлении узлов из относительно тонкого металла (в стальных конструкциях большого размера суммарная толщина свариваемых листов лежит в пределах 2,5…4 мм;

в небольших узлах, легко подаваемых к мощным стацио нарным машинам – 5…6 мм). Специальные машины позволяют сва ривать заготовки толщиной до 6…7 мм. Важная область ТКС – соеди нение очень тонких деталей в электровакуумной технике, приборо строении.

ТКС подразделяется на: одноточечную (рис. 6.9, а) и многото чечную (рис. 6.9, б);

с двухсторонним подводом тока – двухсторонняя (рис. 6.9, а, б), с односторонним подводом тока – односторонняя (рис.

6.9, в) и с косвенным подводом тока (рис. 6.9, г).

Перед началом сварки контактные поверхности заготовок зачи щают и обезжиривают.

При двухсторонней сварке (рис. 6.10, а) заготовки устанавлива ют между нижним и верхним электродами 2 сварочной машины. Заго товки сжимают усилием сжатия (Ро). После выдержки (tобж), необхо димой для надежного электрического контакта, на электроды подается напряжение 5…6 в. Кратковременный (0,01…0,1 с) мощный импульс сварочного тока (Iсв) обеспечивает быстрый нагрев зоны сварки и об разование зоны расплавления - жидкой точки 3 между контактными поверхностями. Нагрев сопровождается пластической деформацией металла заготовок и вокруг жидкой точки образуется уплотняющий поясок 4, предохраняющий жидкий металл от окисления и выплеска.

После выключения тока металл ядра быстро охлаждается и кристал лизуется. Между металлами заготовок образуется прочная металличе ская связь. При односторонней сварке (рис. 6.10, б) заготовки уста навливают на подкладку 5 (медную плиту) и прижимают электродами, расположенными с одной стороны заготовок.

При односторонней сварке необходимо учитывать шунтирова ние тока: в верхней заготовке (I1ш), между сварными точками (I2ш) и в медной пластине (Iп).

Iсв = Iит + I1i + I2ш + +Iп, где: Iит –ток источника тока;

Iсв- сварочный ток, необходимый для по лучения одной сварной точки.

Точечная сварка всегда начинается с предварительного сжатия деталей для обеспечения хорошего контакта. Если при включении то ка усилие Ро, развиваемое электродами недостаточно (рис. 6.11, а), то контактные сопротивления велики и на них почти мгновенно выделя ется очень много тепла: металл в контактах плавится и быстро выбра сывается в виде искр;

(начальный выплеск). При малом усилии воз можен прожег деталей и обгорание электродов.

Под действием усилия сжатия на поверхности деталей образует ся вмятина. Если выключить ток при нагреве до достижения темпера туры плавления, то в структуре сварочной точки присутствуют круп ное зерно и цепочки не металлических включений, но отсутствуют раковины и поры (структура непровара). При сварке с расплавлением ядра кристаллизация металла в нём сопровождается усадкой с воз можным образованием раковин и пор. Обжатие кристаллизующего металла способствует его уплотнению. Поэтому снятие давления с электродов должно запаздывать относительно момента выключения тока на время tк достаточное для завершения кристаллизации ядра.

Кристаллизация под давлением обеспечивает проковку и отсутствие несплошностей (трещин, усадочных раковин, повышенных остаточ ных напряжений …) в литом металле сварной точки. С увеличением толщины деталей охлаждение и кристаллизация ядра замедляются, а следовательно, tк растёт (например, при увеличении толщины стали от 1 до 8 мм tк растёт с 0,1…0,2 с до 1,5…2,5 с).

При простейшем, наиболее распространённом графике сжатия электродов и выключения тока (рис. 6.11, б), усилие Ро прилагается до включения тока (tпр – время предварительного сжатия), остаётся по стоянным в течение всего процесса и снимается с запаздыванием на tк.

Для борьбы с усадочными дефектами в ядре, относительно толстый материал (дуралюмин толщиной более 1,5…2 мм, сталь толщиной бо лее 5-6 мм) сваривают с проковкой, увеличивая усилие на электродах во время кристаллизации ядра (рис. 6.11, в), Ковочное усилие Рк должно следовать за выключением тока через небольшой промежуток времени tп. При большом запаздывании (tп 0,2 сек.) оно бесполезно.

Формирование сварного соединения при ТКС достигается в результа те нагрева (расплавления) металла и его пластической деформации.

Нагрев металла зависит от количества тепла, выделяемого в зоне контакта, определяемого интегральным законом Джоуля – Ленца:

t св Q i 2 (t )r (t )dt где: Q – количество тепла, выделяемое в зоне контакта;

i – мгновенное значение сварочного тока;

r- общее сопротивление участка металла, заключенного между электродами. Общее сопротивление r равно:

r = r1заг + r2заг + rк + r1эд + r2эд = rзаг + rэд + rк, где: r1заг и r2заг – собственное сопротивление заготовок;

rк – сопротив ление в контакте «заготовка - заготовка»;

r1эд и r2эд - сопротивление в контакте «электрод - заготовка». Контактные сопротивления (rэд и rк) определяются площадью фактического контакта реальных поверхно стей (контакт по микронеровностям) и наличием поверхностных пле нок. При малых усилиях сжатия реальных поверхностей или при кон такте химически активных металлов (например, алюминиевых или магниевых сплавов) контактные сопротивления нестабильны. Для стабилизации контактных сопротивлений свариваемые поверхности заготовок необходимо подготовить под сварку (очистить от окисных пленок, уменьшить шероховатость). При тщательной подготовке сва риваемых поверхностей доля контактных сопротивлений в начале на грева доходит до 50% от величины полного сопротивления. В конце стадии нагрева доля контактных сопротивлений уменьшается до 3…5% (разрушение окисных и иных пленок, пластическое деформи рование вершин микронеровностей приводит к увеличению фактиче ской площади контакта поверхностей). Поэтому. При ТКС главным источником тепловыделения является сопротивление материала заго товок rзаг. При сварке заготовок из одного и того же материала сум марное собственное сопротивление заготовок rзаг можно определит из зависимости:

rзаг = [(s1+s2)/(Rк2)](t)kr, где: (s1+s2) – суммарная толщина заготовок;

Rк – радиус контакта электрода с заготовкой;

(t) – удельное электрическое сопротивление материала заготовок, как функция нагрева;

kr – коэффициент, учиты вающий растекание тока вне поверхности цилиндра с радиусом осно вания Rк. В процессе нагрева rзаг увеличивается за счет увеличения как (t), так и Rк.

Нагрев при ТКС характеризуется малой продолжительностью (от ты сячных долей секунды до нескольких секунд) и значительной нерав номерностью. Наиболее интенсивно нагревается центральный стол бик, в пределах которого плотность тока наибольшая. Окружающий металл нагревается протекающим в нем током малой плотности и за счёт теплопередачи.

На начальной стадии нагрева (~5…10 % от времени сварки) участки контакта нагреваются неравномерно (рис. 6.12, а) так как ток имеет наибольшую плотность в области, прилегающей к контакту между свариваемыми деталями. В дальнейшем ток перераспределяется меж ду горячими и холодными участками, и нагрев выравнивается (рис.

6.12, б). При нагреве до определенной температуры, в контакте между деталями, под действием силы сжатия, начинают образовываться об щие зёрна – начинается сварка без расплавления. На определенном этапе (~30…50 % от времени сварки) появляется жидкое ядро (рис.

6.12, в). Ядро увеличивается в объеме, перемешивается и выравнива ется по составу электромагнитным полем (рис.6.12, г). После кристал лизации ядро образует прочное соединение между заготовками.

Расплавленный металл удерживается в ядре окружающим его кольцом плотно сжатого, пластичного металла. При нарушении плотности это го кольца жидкий металл, сдавленный в ядре, частично выбрасывается - происходит выплеск. Выплеск происходит в начале процесса при слишком быстром нагреве и недостаточном давлении (металл плавит ся до образования уплотняющего кольца) или к концу чрезмерного нагрева, когда из-за значительного увеличения диаметра ядра его тон кая оболочка прогибается, растёт гидростатическое давление в ядре и кольцо прорывается.

Пластическая деформация свариваемых металлов начинается с мо мента приложения к заготовкам усилия сжатия. В этом момент начи нается микропластическая деформация. Деформация выступов мик ронеровностей достигает 60…70%. При приложении повышенных усилий обжатия деформация микровыступов достигает 100%. С нача лом нагрева металла начинает развиваться объемная пластическая де формация. Эта деформация вызывается как внешним (сварочным), так и внутренним усилием. Внутреннее усилие связано с неравномерным температурным полем в сварочной зоне (рис. 6.12) и несвободным те пловым расширением металла. В формирующемся жидком ядре эти усилия вызывают значительный уровень сжимающих напряжений. На стадии охлаждения и кристаллизации уменьшается объем металла жидкого ядра и околошовной зоны. В зоне сварки появляются оста точные напряжения растяжения. Эти напряжения могут быть причи ной образования трещин. Наибольшее уменьшение объема металла наблюдается в центре ядра, что сопровождается деформацией от края соединения к центру. Эта деформация способствует образованию не сплошностей, особенно при повышенных усилиях проковки. Ядро на гревается и охлаждается с большой скоростью (до10000оС в секунду).

Если усилия сжатия мало, то при охлаждении возможно появление усадочной раковины и трещин. Это явление характерно для сплавов с широким температурным интервалом кристаллизации и для хромони келевых сталей с повышенным содержанием углерода. Усадочные ра ковины и трещины можно устранить дополнительной проковкой элек тродами в конце кристаллизации.

Различают сварку на мягких и жестких режимах. Для мягкого режима характерны: большая продолжительность протекания сварочного тока (0,5…3 с);

плавный нагрев металла с большой зоной термического влияния;

обеспечение минимального диаметра ядра. Формирование ядра при медленном нагреве существенно зависит от давления. С уве личением давления уменьшается тепловыделение, растет теплоотвод, что приводит к уменьшению ядра. Мягкий режим целесообразен для сварки углеродистых и низколегированных сталей, склонных к закал ке. Для жесткого режима характерны: предельно возможный свароч ный ток;

малая продолжительность протекания сварочного тока (0,001…0,01 с);

большое усилие сжатия электродов. Такой режим ре комендуется для сварки высоколегированных сталей, алюминиевых и медных сплавов.

Прочность сварного соединения определяется как конструктивными элементами соединения, так и режимом сварки.

При сварке заготовок одинаковой толщины ядро располагается симметрично относительно плоскости стыка. При сварке разнотол щинных заготовок ядро смещается в толстую заготовку. Смещение ядра тем сильнее, чем мягче режим сварки. При сваре заготовок с че тырех пяти кратной разнице толщин на мягких режимах ядро может вообще не коснуться тонкой заготовки. При сварке трех заготовок два ядра образуются на площадках контакта и затем они сливаются в теле толстой заготовки.

Размеры ядра (его диаметр d и проплавление h) (рис. 6.10), оп ределяющие прочность соединения, зависят от технологических па раметров процесса. Диаметр электрода dэ является только одним из параметров этого процесса. При рациональной технологии диаметр ядра растёт с увеличением толщины деталей по приближённой зави симости (при 0,5 мм):

d=2+3 мм, где - толщина в мм более тонкой из свариваемых деталей.

Основными параметрами режима точечной сварки являются: свароч ный ток I и продолжительность его включения tсв, влияющие на теп ловые процессы;

усилие на электродах P и размеры их контактной по верхности dэ. Два последних параметра одновременно влияют как на условия пластической деформации зоны сварки, так и на нагрев этой зоны, поскольку они существенно сказываются на её электрическом сопротивлении. Важным элементом, определяющим прочность свар ного соединения, является расчетный (минимальный) диаметр ядра d сварной точки.

Величину усилия сжатия электродов ориентировочно выбирают в за висимости от суммарной толщины «s» свариваемых заготовок (табл.

6.1). Для выбора сварочного тока используют эмпирическую форму лу:

I=(120…170)d/, где: - удельное электрическое сопротивление расплавленного ме талла в Ом·см.

Таблица 6.1.

Усилие сжатия при сварке различных материалов и удельное электри ческое сопротивление расплавленного металла, Ом·см Материал заготовок P, кН Сталь:

Низколегированная (2…3) s высоколегированная (2,5…3) s Цветные сплавы Латунь (2,2…3,5) s титановые (2,5…3,5) s алюминиевые (2,5…5) s s - суммарная толщина свариваемых заготовок, мм Низкоуглеродистые стали сваривают при плотностях тока 80… А/мм2 (мягкий режим) или 200…500 А/мм2 (жесткий режим). Для хромоникелевых сталей плотность тока повышают на 30…40%. Для алюминиевых сплавов плотность тока достигает 2000 А/мм2. реко мендуемое сварочное давление составляет: для низколегированных сталей 70…100 МПа;

для хромоникелевых сталей – 180…250 МПа;

для алюминиевых сплавов – 120..200 МПа.

Шаг между сварными точками (Нт) определяется условиями шунтирования и беспрепятственной пластической деформации. Ми нимальное расстояние между сварными точками должно быть более (3,5…4,5) суммарных толщин свариваемых листов. С увеличением толщины деталей увеличивается минимальный допустимый шаг точек и их наименьшее расстояние до элементов, затрудняющих деформа цию деталей. Дальнейшее уменьшение шага заметно понижает ста бильность прочности. При сварке аустенитных сталей и сплавов с вы соким сопротивлением предельный шаг точек на 15…20 % меньше, а при сварке алюминиевых сплавов на 25…30% больше, чем при сварке конструкционных сталей.

Общие особенности технологии ТКС При ТКС необходимо обеспечить высокую и стабильную проч ность соединений при минимальных сварочных деформациях и высо кой производительности самой сварки и связанных с ней операций (подготовки заготовок, их сборки, иногда правки, термической и ме ханической обработки).

Подготовка заготовок заключается: в очистке зоны сварки от оксидных пленок и иных загрязнений и в подгонке (при необходимо сти рихтовки) свариваемых поверхностей. Очистка деталей перед сваркой может быть общей или местной (в зоне сварки). Как правило, очищаются обе поверхности деталей. Способы очистки зависят от свариваемого материала (опиловка, обработка стальными или иными щетками, абразивная очистка …). Точность сваренного узла обеспе чивается точностью предварительной сборки заготовок, отсутствием их взаимного смещения и больших деформаций при сварке. Большие зазоры между деталями ухудшают сварку и увеличивают деформации.

Обычно они не должны превышать 0,5…0,8 мм, а при сборке неболь ших, но жестких штампованных деталей 0,1…0,2 мм. Точность сбор ки повышается при использовании универсальных или специальных сборочных приспособлений. Смещение деталей при сварке иногда вы зывается взаимным смещением электродов при малой жесткости ма шины под действием усилия осадки. Поэтому часть точек, фикси рующих взаимное положение деталей, желательно сваривать в при способлении, препятствующем их смещению.

Различают местные и общие деформации при сварке. Местные деформации происходят рядом со свариваемой точкой и обычно свя заны с перегревом зоны сварки - между заготовками появляются за зор, а поверхность заготовок из-за глубоких вмятин приобретает вид стёганого одеяла. Если на лицевой поверхности изделия не допуска ются вмятины («бесследная» сварка), то с этой стороны применяется электрод большого диаметра в сочетании с «жестким» режимом свар ки, при котором ограничивается зона нагрева.

Последовательность сварки точек в узлах устанавливается так, чтобы сварить все точки при минимальном шунтировании тока;

начи ная сварку с прихватов (точками), размещают их в наиболее трудно свариваемых местах (вблизи ребер, на закруглениях и т. п.). После прихватки остальные точки желательно сваривать подряд. Длинное соединение сваривается от середины к концам.

При сварке двух заготовок неодинаковой толщины режим в ос новном определяется толщиной более тонкой заготовки обычно с не большим увеличением тока. При сварке трёх заготовок неодинаковой толщины возможны два типовых случая: в середине размещается тол стая заготовка – режим подбирается по тонкой заготовке с некоторым увеличением тока, или тонкая заготовка зажата между толстыми. Ре жим подбирается по толстой заготовке со значительным уменьшением тока или времени сварки.

В ряде случаев для уменьшения коррозии внутренняя поверх ность заготовок в зоне соединения обрабатывается перед сваркой спе циальным электродным грунтом. Сварка по грунту производится при несколько увеличенном усилии сжатия электродов (приблизительно 20%).

Узлы из алюминиевых сплавов иногда свариваются по слою специального клея, который после полимеризации затвердевает и пре дупреждает попадание в зазор реактивов, применяемых при антикор розионной обработке (анодировании) сварного узла. В некоторых случаях клей можно наносить и после сварки. При этом он проникает в зазоры вследствие эффекта капиллярности. Некоторые клеи заметно повышают прочность получаемого клеесварного соединения, в осо бенности при вибрационной нагрузке.

Одной из разновидностей ТКС является многоточечная сварка, при которой за один цикл сваривается несколько точек. Машины для мно готочечной сварки могут иметь до 100 пар электродов.

Различают: одновременную (параллельную) многоточечную сварку и последовательную многоточечную сварку. При параллельной сварке электроды одновременно прижимаются к заготовкам, что обеспечива ет минимальное коробление изделия и высокую точность его сборки.

При последовательной сварке электроды опускают поочередно или одновременно, а ток подключают поочередно к каждой паре электро дов. В крупносерийном и массовом производстве (автотракторная промышленность) применяют программируемые многоточечные ма шины параллельной сварки, имеющие производительность до точек в минуту.

Оборудование для ТКС можно разделить на следующие типы:

Стационарные машины для точечной сварки;

подвесные и ручные машины для точечной сварки (в т.ч. "клещи");

стационарные автоматы и ручные устройства для приварки различных деталей (шпильки, кронштейны и пр.) контактным способом (в т.ч. методом односторон ней точечной сварки).

6.3. Шовная (роликовая) контактная сварка ШКС предназначена для соединения листовых материалов не прерывным швом. Для этого, заготовки размещают между вращаю щимися роликами – электродами (рис. 6.13, а). ШКС, так же как и ТКС, можно выполнять при одностороннем расположении электродов (рис. 6.13, б).


Ток при РКС включают после сжатия заготовок роликами. При этом ролики могут вращаться непрерывно (непрерывная сварка) или периодически (шаговая сварка). При непрерывном вращении роликов ток на участке контакта заготовок подают без пауз (рис. 6.14, а) или импульсно (рис. 6.14, б). При подаче тока без пауз получается сплош ной сварной шов. ШКС с непрерывной подачей тока можно сваривать заготовки толщиной не более 0,5 мм. При большей толщине кристал лизация расплава под роликами не успевает завершиться, происходит перегрев металла шва и околошовной зоны, что отрицательно сказы вается на качестве шва и работоспособности роликов. При импульс ной подаче тока перегрева металла не происходит. При этом образует ся ряд сварных точек. Сокращение паузы (время паузы - tп) позволяет получить перекрытие точек. Для получения герметичного шва необ ходимо, что бы сварные точки перекрывали друг друга на 1/3 или на 1/4 их диаметра.

Ориентировочно время паузы (tп)определяется по формуле:

Pсж Rэ b t п 0,02864 tс, Vс где: Pсж – усилие сжатия;

Rэ и b – радиус и ширина ролика в мм;

Vс скорость сварки в м/мин;

tс – время сварки в сек.

В отличие от ТКС, образование сварного шва при ШКС проис ходит при значительном шунтировании тока ранее сваренным участ ком и при сильном разогреве свариваемых кромок. Компенсация шун тирования требует повышения сварочных токов (по сравнению с ТКС) на 20…30%. Сварка на меньших токах приведет к непроварам, а на больших – подплавление поверхности заготовок и налипание мате риала заготовок на ролики.

Качественный шов при сварке стальных заготовок образует ряд симметрично перекрывающихся точек. При сварке заготовок из спла вов с высокой теплоемкостью и коэффициентом теплопередачи со седние сварные точки охлаждаются быстрее, что приводит к увеличе нию шунтирования и несимметричности сварной точки.

Из-за большого влияния шунтирования нецелесообразно свари вать листы суммарной толщины более трех мм. При сварке алюми ниевых сплавов и плакированных металлов (металлов с покрытиями) применяют импульсную сварку с прерывистой подачей роликов (включение тока происходит при неподвижных роликах, вращение роликов – при выключенном токе). Такой цикл позволяет подавать в сварочную цепь значительно большие токи и обеспечивает наимень ший перегрев роликов 6.4. Рельефная сварка При РКС листовых заготовок (рис. 6.15, а) на одной из них, предварительно изготавливают рельеф (выступы круглой, продоль ной, кольцевой или иной формы). Далее заготовки сжимают и подают ток. Прогрев осуществляют до появления жидких точек между кон тактными поверхностями. После этого производят проковку. При РКС объемной заготовки с листовой, рельеф изготавливают на объемной заготовке (рис. 6.15, б).

Форма, размеры и число выступов рельефа выбираются в зави симости от формы и толщины свариваемых заготовок, а также в зави симости от назначения готового изделия. В качестве рельефа можно использовать и естественные грани или ребра заготовок, образовав шиеся при штамповке, прокатке или механической обработке. Точ ность выполнения рельефа должна обеспечивать равномерное распре деление сварочного тока и усилия сжатия. Режим сварки доложен обеспечивать оптимальную скорость нагрева рельефов по всем свар ным точкам. При завышенной скорости нагрева рельефов возможен выплеск жидкого металла. При заниженной скорости – возможно преждевременное расплющивание рельефом без образования литого ядра.

РКС – высокопроизводительный процесс, применяемый в мас совом и серийном производстве.

6.5. Оборудование для контактной сварки Производительность и качество контактной сварки в значительной мере зависят от стойкости электродов (губок - зажимов). Стойкость электродов определяется их материалом;

конструкцией и условиями охлаждения. Материал электродов должен обладать высокими: элек тропроводностью, теплостойкостью, температурой разупрочнения;

достаточно высокой прочностью и твердостью. Для обеспечения этих требований, электроды изготавливают из специальных медных спла вов (Кадмиевая бронза БрКд1;

Хромовая бронза БрХ). Медь не при меняется, так как не обеспечивает высокой стойкости электродов.

Размеры и форма электродов для точечных машин регламентированы ГОСТ 14111-77.

Основные технические требования к машинам для контактной сварки регламентированы ГОСТ 297-80Е. Маркировка машин состоит из не скольких букв и цифр: Первая буква обозначает тип машины. М – машина;

А – автомат;

П – полуавтомат;

У – установка. Вторая буква указывает на вид сварки. С – стыковая;

Т – точечная;

Ш – шовная;

Р – рельефная. Иногда в маркировку входит третья буква, обозначающая дополнительные сведения о машине. М – многоэлектродная;

К - кон денсаторная;

В – с выпрямлением тока во вторичном контуре. Число вая часть маркировки: первые две или три цифры обозначают величи ну сварочного тока в кА;

вторые две цифры обозначают номер конст руктивного исполнения машины.

Например: МТК-8 04 – расшифровывается: машина для точечной сварки конденсаторная с номинальным сварочным током 8000 А.

Рассмотрим основные характеристики машин для контактной сварки.

Номинальный сварочный ток – ток, который может обеспечить маши на в процессе сварки заготовок номинального (указанного в паспорте машины) сечения при номинальном первичном (потребляемом из электрической сети) напряжении. Номинальное первичное напряже ние: для машин большой мощности – 380 В;

для машин средней и ма лой мощности – 380 или 220 В.

Продолжительность включении (ПВ) характеризует продолжитель ность повторно – кратковременного включения машины:

ПВ = 100 tсв/tц, где: tсв и tц – время включения сварочного тока и время одного цикла сварки. Величину ПВ учитывают при оценке технологических воз можностей машины и при расчете допустимой нагрузки машины.

Эксплуатация контактной машины при номинальных значениях ПВ и силы сварочного тока исключает перегрев трансформатора (его пер вичной обмотки) выше допустимых температур. Если необходимо увеличить силу сварочного тока, то необходимо снижать ПВ. Расчет ведется по формуле:

I экв ПВном, I ПВэкв ном где: Iном и ПВном – номинальные значения силы тока и величины про должительности включения;

Iэкв и ПВэкв – эквивалентные значения си лы тока и величины продолжительности включения, при которых, части машины нагреваются до тех же температур, что и при номи нальных значениях.

Длительная сила вторичного тока (Iдл) – максимальная сила тока, при которой трансформатор и вторичный контур машины могут работать длительное время, не перегреваясь:

I дл ПВном I ном Ступень регулирования вторичного напряжения определяет возмож ные пределы и число ступеней регулирования сварочных режимов.

Каждая ступень регулируется соответствующим числом витков пер вичной обмотки трансформатора включаемых в сеть. Наибольшее число витков – на первой ступени;

наименьшее – на второй. С повы шением номера ступени возрастает вторичная электродвижущая сила (ЭДС), сила сварочного тока и мощность, потребляемая машиной из сети. Обычно номинальная сила тока обеспечивается предпоследней ступенью.

Вылет точечной, рельефной или шовной машины – это расстояние от оси электродов до передней стенки машины. Вылет определяет пре дельные габариты заготовок, которые можно сваривать на машине.

Контрольные вопросы 92. Что такое стыковая контактная сварка?

93. Почему при контактной сварке наибольшее количество тепла выделяется в месте контакта заготовок?

94. Почему происходит выплеск при точечной контактной сварке?

95. Что такое шунтирование тока?

96. Как происходит формирование сварной точки при точечной контактной сварке?

97. Как происходит формирование сварной точки при роликовой контактной сварке?

98. Что такое рельефная сварка?

99. Как маркируются машины для контактной сварки?

ГЛАВА. 7. СВАРКА АККУМУЛИРОВАННОЙ ЭНЕРГИЕЙ Сварка аккумулированной энергией – технологический процесс получения неразъемного соединения, за счет выделения заранее нако пленного количества энергии.

Различают шесть способов сварки: конденсаторная или электро статическая, электромагнитная, аккумуляторная или электрохимиче ская, кинетическая или инерционная, электромагнитного поля и упру гих элементов, энергией импульсного электрического генератора с подвижным индуктором. В промышленности наибольшее распростра нение получила конденсаторная сварка (КС).

При КС аккумулирующей системой является батарея конденса торов. При нахождении переключателя ПК в положении 1 (рис. 7.1) конденсатор заряжается от источника постоянного тока (выпрямитель, генератор, аккумулятор). При перемещении ПК в положение 2 кон денсатор разряжается или непосредственно на сварочный контур (бес трансформаторная схема) или на первичную обмотку сварочного трансформатора (трансформаторная схема). В зависимости от вида сварочного контура различают: стыковую КС (сопротивлением, удар ная КС оплавлением, сплавлением в шарик,);

точечную;

роликовую;

дуговую.

При стыковой ТС сопротивлением (рис. 7.2, а) заготовки закре пляются в губках стыковой машины, после чего обе заготовки сбли жаются до соприкосновения и сжимаются. Переключение ПК в поло жение 2 осуществляется разряд конденсатора. При стыковой ударной КС (рис. 7.2, б) разряд конденсатора происходит в момент ударного контакта заготовок. Если освободить защелку 3, то пружина 4 пере местит заготовку 5 навстречу заготовке 6. Перед соударением загото вок возникает мощный дуговой разряд за счет энергии накопленной конденсатором. Теплота разряда расплавляет торцы заготовок. Дейст вие роликовой КС (рис. 7.2, г) основано на периодической зарядке – разрядке конденсатора. Зарядка конденсатора до амплитудного зна чения вторичной цепи сетевого трансформатора Тр1 осуществляется через вентиль В1. накопленная энергия через вентиль В2 поступает на первичную обмотку сварочного трансформатора Тр2. Индуцирован ные во вторичной обмотке Тр2 кратковременные импульсы тока по зволяют получить сварной шов. При дуговой КС оплавлением (рис.

7.2, д) заряд от конденсатора подается в сварочную цепь, состоящую из заготовок 5 и вольфрамового электрода 7. Включение генератора высокой частоты позволяет обеспечить электрической пробой воз душного промежутка между заготовками и электродом. Дуговой раз ряд конденсатора позволяет сварить заготовки.

Нагрев металла при КС характеризуется высокими скоростями (до 600000 градусов Цельсия в секунду). Незначительное время свар ки (10-3…10-4 с) предопределяет незначительность потерь тепла на на грев околошовной зоны. Возникающее температурное поле имеет рез ко выраженную неравномерность. Эту неравномерность можно объ яснить эффектом Пельтье, суть которого состоит в следующем. В раз личных металлических материалах средняя энергия электронов раз лична. При нагреве изменение этой энергии зависит от количества примесей в материале. Кроме того, у металлов энергия электронов в расплавленном и твердом состоянии неодинакова. Если пропустить электрический ток через контакт расплавленного и твердого однород ного материала или через контакт разнородных материалов, то на блюдаются следующие явления: Если направление тока соответствует перемещению электронов от металла с большей средней энергией электронов, то происходит передача избытка энергии (энергии Пель тье). При изменении направления тока (перемещение электронов в металл с большей средней энергией электронов) происходит охлажде ние металла. Неравномерность нагрева сварочной зоны (по линии раз дела «жидкая - твердая» фаза) позволяет нагревать околошовную зону до температур, при которых металл сохраняет прочность достаточную для сопротивления сжимающим усилиям. Кроме того, это явление по зволяет сваривать разнородные металлы и оказывает благоприятное влияние на формирование структуры металла при его охлаждении.

Энергия, накопленная конденсатором при зарядке равна:

А=0,5СU210-6. Поэтому, при неизменных величинах емкости конден сатора (С) и напряжения зарядки (U) в конденсаторе накапливается определенное и точное количество энергии. Это определяет высокую стабильность качества сварки. Строгая дозировка количества накап ливаемой энергии и получение достаточно малых ее величин обуслав ливает возможность сварки фольговых материалов. Высокие плотно сти тока и малое время сварки обеспечивают высокую концентрацию энергии в зоне сварки. Это позволяет получить малую зону термиче ского влияния и сваривать материалы с высоким коэффициентом теп лопередачи. Высокие скорости нагрева позволяют сваривать заготов ки с отношением толщин до 1: 10000.

КС применяется при сварке цветных и черных сплавов толщи ной от 0,001до 3 мм. Получать прочноплотные соединения внахлестку или с отбортовкой. Соединять заготовки малых сечений (до 30 мм2) между собой или с заготовками произвольного профиля.

Контрольные вопросы 100. Как происходит стыковая ударная конденсаторная сварка?

101. В чем суть эффекта Пельтье?

102. Чем характеризуется нагрев металла при конденсаторной свар ке?

103. В чем достоинства конденсаторной сварки?

ГЛАВА 8. КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 8.1. Дефекты сварных соединений Дефект изделия – каждое отдельное несоответствие изделия требованиям, установленным нормативной документацией. В свароч ном производстве различают дефекты подготовки и сборки заготовок под сварку и собственно сварочные дефекты.

Дефекты подготовки и сборки проявляются в неправильных уг лах скоса кромок, непостоянстве зазора между стыкуемыми кромка ми, расслоениях и загрязнениях на кромках, несовпадении стыкуемых поверхностей, несоответствии линейных и угловых размеров изделия чертежу. Основные причины этих дефектов – ошибки конструктора, несоответствие исходных материалов технологическим требованиям, неисправности технологического оборудования и оснастки, низкая квалификация сварщика и низкая технологическая дисциплина на производстве.

Сварочные дефекты могут быть наружными (дефекты формы шва: наплывы, подрезы, не заделанные кратеры, прожоги) и внутрен ними (дефекты структуры материала и различные несплошности). На плывы - натекание расплавленного металла электрода на нерасплав ленный основной металл из-за чрезмерной силы тока при длинной ду ге и большой скорости сварки, неудобного пространственного поло жения шва, увеличенного наклона плоскости сварки, неправильного ведения электрода, недостаточного опыта сварщика. Подрезы – уг лубления в основном металле, идущие по краям шва. Возникают из-за значительного тока, повышенного напряжения дуги, неудобного про странственного положения при сварке, небрежности сварщика. Кратер – углубление в конце шва при внезапном прекращении сварки. Про жоги – сквозные отверстия в сварном шве, образующиеся в результате вытекания сварочной ванны при сварке металла небольшой толщины и первого слоя в многослойных швах, при сварке снизу вверх верти кальных швов. Причинами являются чрезмерно высокая погонная энергия дуги, неравномерная скорость сварки, остановка источника питания увеличенный зазор между кромками свариваемых элементов.

Поджоги – возникают в результате возбуждения дуги « чирканье электродом» на краю кромки. К внутренним дефектам (несплошно стям) относятся: поры, шлаковые включения, непровары, несплавле ния, трещины. Поры – полости округлой формы, заполненные газом, образуются вследствие загрязненности кромок, использования влаж ного флюса, отсыревших электродов, недостаточной защиты шва при сварке в СО2, увеличенной скорости сварки, завышенной длины дуги.

Шлаковые включения в металле сварного шва - небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами. Оксидные пленки – воз никают из-за загрязненности поверхностей свариваемых элементов, плохой зачистке от шлака слоев шва при многослойной сварке, низко го качества электродного покрытия или флюса, низкой квалификации сварщика. Непровары – местные несплавления в сварном соединении.

Причинами являются плохая зачистка кромок, блуждание или отклю чение дуги, чрезмерная скорость сварки, смещение электрода в сторо ну одной из кромок, неудовлетворительное качество исходных мате риалов, неудовлетворительная работа сварочного оборудования, низ кая квалификация сварщика. Трещины – частичное местное разруше ние сварного соединения в виде разрыва. Этому способствуют сле дующие факторы: сварка легированных сталей в жестко закрепленных конструкциях, высокая скорость охлаждения при сварке углеродистых сталей, склонных к закалке на воздухе, применение высокоуглероди стой электродной проволоки, использование повышенных плотностей сварного тока, недостаточный зазор между кромками деталей при электрошлаковой сварке, выполнение работ при низкой температуре.

Слипания - несплошности малого раскрытия на свариваемых поверх ностях или кромках металла. Наиболее вероятно их возникновение при аргонодуговой сварке алюминиевых и магниевых сплавов и при сварке давлением.

8.2. Методы контроля сварных соединений Различают три уровня контроля производства сварных конст рукций: предварительный (входной), текущий и приемочный. При входном контроле устанавливают соответствие сертификационных данных в документах предприятий (производств) поставщиков и фак тическое соответствие основных параметров поставляемых материа лов и полуфабрикатов требованиям, предъявляемым к ним в соответ ствии с назначением изделия. При изготовлении ответственных кон струкций сваривают контрольные образцы. Из них вырезают образцы для испытаний. По результатам испытаний оценивают качество ос новного и сварочных материалов, квалификацию сварщиков, коррек тируют технологические режимы сварки. При текущем контроле проверяют соблюдение сварщиками технологических режимов, ис правность технологического оборудования и оснастки. Контролируют фактические геометрические параметры сварного шва, наличие в нем дефектом и геометрические параметры сварной конструкции. Заме ченные отклонения устраняются в процессе изготовления данной кон струкции. Ответственные конструкции подвергаются приемочному контролю. Поверхностные дефекты и геометрические отклонения шва и конструкции в целом определяются внешним осмотром и с помо щью линейно – угловых средств измерений. Проводятся испытания сварных швов на плотность, герметичность. Для выявления внутрен них дефектов швы подвергаются магнитному контроля, контролю различными видами излучений (рентгеновское, гамма-излучение), контролю ультразвуком.

Испытанию на плотность и герметичность подвергаются ем кости, сосуды, трубопроводы, предназначенные для кратковременного или продолжительного хранения или передачи жидкостей и газов под избыточным давлением. Различают испытания: гидравлические, пневматические, с помощью течеискателей и керосином. При гидрав лических испытаниях, изделие заполняют водой, создают избыточное давление (в 1,5…2 раза больше рабочего). Выдерживают изделие в течение 5…10 минут. Затем контролируют швы на наличие течи, ка пель, отпотеваний. При пневматических испытаниях, в изделие нагне тается воздух под избыточным давлением (на 0,01..0,02 МПа). Швы смачиваются мыльным раствором или опускают в воду. Наличие не плотности определяется по мыльным или воздушным пузырькам. При испытаниях с помощью течеискателей внутри изделия создается раз ряжение, а швы снаружи обдуваются воздушно - гелиевой смесью.

Через неплотности, гелий засасывается внутрь изделия, откуда отса сывается в течеискатель и регистрируется специальной аппаратурой.

При испытаниях керосином, швы снаружи смачиваются керосином.

Другая сторона шва окрашивается мелом. Неплотности обнаружива ются в виде потемневших пятен на мелованной стороне.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.