13.3. Технология контактной стыковой сварки

13.3.1. Образование сварных соединений при сварке.

Контактная стыковая сварка осуществляется двумя способами - сопротивлением и оплавлением. Для получения сварного соединения необходим нагрев до пластического состояния, обеспечение пластического деформирования и удаления оксидов с поверхностей торцов соединяемых деталей. Образование соединений двух деталей при сварке сопротивлением и оплавлением осуществляется по близким схемам в два этапа. Способ сварки выбирают в зависимости от формы и сечения деталей, марки металла, требований к качеству соединения.

При сварке сопротивлением на первом этапе закрепленные в губках (колодках) машины (рис. 13.10) свариваемые детали приводятся в плотный контакт торцов с некоторым начальным давлением Р_Н, в связи с чем происходит деформация неровностей на торцевых поверхностях. После включения сварочного тока на время t металл нагревается до пластического состояния, при этом происходит дальнейшее выравнивание неровностей, частичное разрушение

Рис. 13.10. Этапы образования сварного соединения при стыковой сварке сопротивлением 1 – свариваемые детали; 2 - шов

оксидных пленок с образованием электрического контакта. На втором этапе выключают сварочный ток и доводят начальное давление Р_Н до его осадочного значения Р_ОС. Происходит значительная пластическая деформация деталей в области контакта торцов деталей (металл течет) и образование сварного соединения в твердом состоянии с образованием существенного утолщения. При таком механизме нагрева и сдавливания не происходит полное удаление оксидных пленок из стыка, что сужает область применения такой технологии стыковой сварки.

По такой технологии обычно соединяют детали небольшого, чаще круглого, сечения (не более 200250 мм²) из малоуглеродистых сталей, а также алюминия и меди (до 100 мм²). Эта технология требует и значительных трудозатрат на подготовку торцов.

При сварке оплавлением применяют два режима - непрерывным оплавлением и прерывистым оплавлением.

При сварке непрерывным оплавлением на первом этапе концы свариваемых деталей, закрепленные в губках машины и находящиеся под напряжением, сводят до соприкосновения торцов с начальным давлением Р_Н. Контакт происходит по отдельным точкам из-за неровностей, которые вследствие протекания тока большой силы мгновенно нагреваются до расплавления, образуя между торцами отдельные перемычки из жидкого металла (рис. 13.11). В дальнейшем они перегреваются и испаряются. Все новые точки и площадки претерпевают такой же процесс, а механическое давление и электромагнитные силы сварочного контура выбрасывают расплавленный металл из стыка, который при взаимодействии с воздухом окисляется и переходит вместе с загрязнениями в грат. За счет теплопроводности до пластического состояния нагреваются прилегающие к торцам деталей слои металла. На втором этапе начальное давление резко доводят до значения осадочного - Р_ОС - при выключении тока. Жидкие слои металла выдавливаются полностью из стыка, а в физический контакт вступают чистые слои металла, чем и обеспечивается получение сварного соединения в твердом состоянии при протекании значительных пластических деформаций.

а)

б)

в)

г)

Рис. 13.11. Этапы образования сварного соединения при стыковой сварке оплавлением

а – начало процесса; б, в – процесс оплавления точек, участков, поверхностей; г – сварной шов; 1 – свариваемые детали; 2 – слой расплавленного металла; 3 – шов; 4 - грат

При сварке прерывистым оплавлением (сварка с подогревом) торцы закрепленных в машине деталей сближают и разводят циклично, т.е. возвратно-поступательными движениями. Такая технология обеспечивает более глубокий прогрев деталей в зоне сварки.

Сварка непрерывным оплавлением является жестким режимом, а прерывистым оплавлением - мягким. Прочность соединений при сварке оплавлением близка к прочности основного металла.