Шовная (роликовая) сварка

Шовная сварка - способ контактной сварки, при котором между свариваемыми деталями образуется непрерывное соединение (шов) путем постановки последовательного ряда частично перекрывающих друг друга точек. Данное соединение обеспечивает получение герметичных швов.

В случае шовной сварки подвод тока к деталям и их передвижение осуществляется преимущественно при помощи двух вращающихся дисковых электродов (роликов), связанных с приводом усилия сжатия сварочной машины (рис. 32, а). Как и в случае точечной сварки, металл нагревается импульсами тока различной формы без применения специальных средств защиты жидкого металла от атмосферы.

а) б) в)

Рис. 32. Схема шовной сварки: а - двусторонняя двуроликовая, б - двусторонняя многороликовая, в - шовно-стыковая, 1 - верхний нажимной ролик, 2 - нижний опорный ролик, 3, 4 - свариваемые детали, 5 - сварной шов, 6 - источники питания

Можно выделить некоторые виды шовной сварки, в частности, по способу подвода тока, по числу роликов и одновременно свариваемых швов (рис. 16, б). Импульсы тока могут подаваться при непрерывном вращении деталей или электродов (непрерывная сварка), или в момент их кратковременной остановки (шаговая сварка).

В последнее время при изготовлении листовых конструкций находит применение шовно-стыковая сварка (рис. 32, в). При этом токоподводящие ролики двигаются вдоль стыка деталей, и при подаче импульса тока происходит плавление металла.

Сварное соединение при шовной сварке образуется аналогично соединений при точечной сварке, при этом точки могут либо перекрывать друг друга с образованием герметичного шва, либо не перекрывать, в этом случае образуется негерметичный шов.

Рельефная сварка

Рельефная сварка - разновидность точечной сварки, при которой первоначальный контакт деталей происходит по ограниченной рельефом поверхности площади, предварительно формируемой на деталях, например, в форме треугольника или трапеции в сечении (рис. 33). В начальный момент времени это позволяет достигать более концентрированного нагрева металла проходящим током. Нагреваясь, рельефы деформируются, и на определенной стадии процесса происходит плавление металла и образование ядра.

Рис. 33. Схема рельефной сварки: а - схема процесса; б - сварное соединение: 1 - токоподводы; 2 - свариваемые детали; 3 - сварная точка; 4 - источник питания

Дефекты соединений при точечной и шовной сварке

Дефекты при точечной и шовной сварке возникают в результате нарушения параметров технологического процесса. Наличие дефектов может резко снизить надежность сварных соединений вплоть до преждевременного разрушения конструкции.

Дефекты можно разделить на несколько групп:

1. изменение заданных размеров ядра или полное отсутствие ядра, общего для соединяемых деталей (дефекты типа непроваров);

2. выброс - выплеск расплавленного металла из зоны контактов деталь - деталь и электрод - деталь;

3. нарушение сплошности металла ядра и околошовной зоны (дефекты типа трещин, раковин и т.д.);

4. интенсивный переход электродного металла на поверхность соединений;

5. существенное изменение структуры и свойств металла ядра и околошовной зоны.

Непровары проявляются в нескольких видах (рис. 34). Наиболее опасен непровар в виде «склейки». В этом случае отсутствует ядро и соединение деталей происходит в твердой фазе по ограниченной площади. Небольшие зоны схватывания - островки металлической связи - наблюдаются в области отдельных микровыступов, где условия развития пластической деформации были наиболее благоприятными. Такое соединение носит «ситовый» характер и по внешнему виду часто не отличается от хорошо сваренной точки. Этот вид дефекта опасен при действии отрывающих и знакопеременных нагрузках.

Рис. 34. Виды непровара при точечной сварке:

а - полное отсутствие соединения; б - непровар в виде склейки; 3 - недостаточный диаметр зоны взаимного несплавления; г - полное отсутствие зоны взаимного расплавления

Частным случаем непровара является снижение размеров ядра, ниже установленных значений, или полное отсутствие общего ядра. Дефект образуется при наличии на поверхности жаропрочных металлов относительно тугоплавких слоев, например, окисной пленки.

Общая причина образования непровара - нарушения характера температурного поля.

Выплески представляют собой частицы металла, выброшенные из ядра точки. Выплески могут быть наружные - из зоны контакта деталь-электрод, или внутренние - между деталями. Наружные выплески возникают в результате перегрева металла в контакте электрод - деталь, причины - малые сварочные усилия, большая плотность тока, перекос деталей, неудовлетворительное состояние поверхности деталей или электродов.

Внутренний выплеск бывает начальный и конечный. Начальный выплеск образуется до появления расплавленного ядра и связан с перегревом металла в контакте деталь - деталь. Конечный выплеск происходит на конечной стадии процесса и связан с локальным образованием зазора в уплотняющем пояске за счет сил, возникающих при расплавлении металла.

Трещины, рыхлоты и усадочные раковины возникают при кристаллизации и охлаждении. Температурное поле в условиях точечной и шовной сварки отличается значительной неравномерностью. Охлаждение металла в этих условиях приводит к возникновению растягивающих напряжений. При контактной сварке возникают в основном горячие трещины, их образование происходит при температуре 1200 - 1350⁰ С, соответствующей минимальной пластичности сплава. Разрушение металла носит в этом случае межкристаллический характер. Трещины в ядре распространяются от центра ядра в радиальном и осевом направлении, вплоть до наружной поверхности детали.

В центре ядра могут образовываться различные рыхлоты усадочного происхождения, связанные с нехваткой металла при его кристаллизации.