Параметры режима точечной сварки

О

Рисунок 6 – Изменения диаметра ядра d_я и проплавления h_я от параметров режима сварки; B – конечный выплеск

сновными параметрами режима точечной сварки являются сварочный ток I_св (амплитудный или действующее значение), продолжительность или время прохождения тока t_св, усилие сжатия деталей электродами F_св, усилия и продолжительность проковки F_пр, t_пр, диаметр рабочей поверхности электрода d_э или радиус сферической поверхности электрода R_э.

Выходными данными для оп­ределения перечисленных пара­метров есть физико-механиче­ские свойства металла и толщина свариваемых деталей.

Режимы можно установить расчетно-экспериментальным методом или экспериментально. В зависимости от свойств мате­риалов для точечной сварки ре­комендуют так называемые мягкие или жесткие режимы. Мягкие режимы - небольшой ток сварки и большое время сварки; жесткий режим – большой ток сварки, небольшое время сварки.

Есть много рекомендаций по поводу режимов (в виде таблиц, номограмм, графиков). Эти режимы ориентировочны и нуждаются в проверке перед сваркой и часто корректируются с учетом условий подготовки поверхности, сборки, состава оборудования и др.

Корректировку проводят на образцах-свидетелях с использованием зависимости параметров литого ядра от параметров режима (рис.6). Например, если диаметр недостаточный, увеличивают сварочный ток I_св

Во избежание выплесков увеличивают F_пр, d_э, R_э. Если ядро имеет трещины, увеличивают F_пр приближая его увеличение по времени к моменту выключения тока, а также замедляют кристаллизацию, модулируя задний фронт тока. Усилия прикладывают до прохождения сплава через ТИК; t_пр увеличивают при увеличении толщины и уменьшении теплопроводности свариваемых металлов (на жестких режимах и высоких скоростях кристаллизации его уменьшают).

Качество и, в частности, прочность сварочного соединения зависят от размеров литого ядра (h_я, d_я), а также состояния металла, степени снижения его прочности в шве и зоне термического влияния, вида нагрузок, уровня дефектов.

Параметры режима имеют разное влияние на диаметр ядра и, соответственно, на прочность (рис. 6). С увеличением I_св или t_св, когда другие параметры постоянны, прочность увеличивается сначала быстро, потом медленнее, с образованием ядра. Но при чрезмерных I_св и t_св размеры ядра начинают уменьшаться вследствие усиления внутренних выплесков, появления разных дефектов. С увеличением F_св и d_э прочность также сначала увеличивается в связи с увеличением диаметра ядра, а потом начинает уменьшаться из-за резкого увеличения площади контактов, уменьшения плотности тока.

С уменьшением толщин деталей плотность сварочного тока увеличивается. Для материалов с низким удельным сопротивлением требуется ток больше, чем для материалов с высоким удельным сопротивлением. При высокой теплопроводности и температуропровод­ности металла сварку проводят на жестких режимах, то есть уменьшают время прохождения сварочного тока и увеличивают его силу.

Рисунок 7 – Влияние на формирование сварочной точки при различной: а - толщине деталей; б - удельном сопротивлении; в – диаметре сварочных электродов

Если сваривают детали разной толщины, рабочие параметры режима выбирают по самой тонкой из них. Сварка деталей с разной толщиной (при соотношении толщин >1:3) затруднена (рис. 7, а) из-за отсутствия надежного проплавления более тонкой детали (s₁<s₂).

Ч

Рисунок 8 – Кинетика формирования ядра в деталях разных толщин (r-r – поверхность теплового равновесия; е –расстояние этой поверхности от сварочного контакта): а – мягкий, б – жесткий режимы сварки; 1–3 – изотермы плавления в начале, середине и в конце цикла сварки

тобы избежать этого, ре­комендуются жесткие режимы сварки (рис.8) или со стороны тонкой детали использовать электроды с меньшим сечением или эти электроды изготавли­вают из металла с меньшей те­плопроводностью, чем со сто­роны толстой детали.

При сварке деталей из раз­личных материалов (рис. 7.б) из-за неодинакового выделения тепла диаметр ядра и глубина проплавления увеличиваются в деталях с более высоким удельным сопротивлением и меньшим коэффициентом теплопроводности (деталь 2).

П

Рисунок 9 – Схема линий тока при точечной сварке: а – хорошая очистка детали; б – де-тали покрытые оксидами; 1 – литое ядро при одинаковой продолжительности нагрева

ри сварке деталей с применением электродов различных размеров и формы контактирующих поверхностей (рис. 7, в) ядро смещается к электроду с меньшей контактной поверхностью (электрод 2), где больше плотность тока.

Состояние поверхно­сти (контактное сопро­тивление) деталей суще­ственно влияет на рас­пределение тепла при сварке (рис. 9) и, как следствие, на размеры и прочность точек.

Для обеспечения стабильности контакт­ного сопротивления детали перед сваркой обычно зачищают (травлением или механической обработкой) или покрывают тонкой пленкой оксидов с небольшим и постоянным по величине сопротивлением.

Типовой технологический процесс производства сварочных узлов и изготовления точечной сварки состоит с таких операций: изготовления деталей-заготовок, подготовка их поверхностей к сварке, сборка, прихватка, сварка, исправление, механическая обработка и антикоррозионная защита.

Для точечной сварки применяют разные типы машин: переменного тока, низкочастотные, постоянного тока, конденсаторные. Мощность машин - от 5 до 1000 кВт.

Машины переменного тока наиболее распространены во всех областях машиностроения, они проще и дешевле других машин.