4 Сварка
Задание: Изобразить схему и описать сущность процесса контактной шовной (роликовой) сварки. Начертить и описать циклограмму процесса шовной сварки. Объяснить, за счет чего металл ядра в месте контакта заготовок доводится до жидкопластичного состояния. Разработать процесс сварки бензобака из стали марки Ст. 3. Производство массовое. Указать подготовку заготовки под сварку . По толщине свариваемых заготовок выбрать тип машины и указать её технические данные. Рассчитать площадь контактной и поверхности электрода. По значения j и p определить сварочный ток и усилие, приложенное на роликах, время сварки изделия. Указать возможные дефекты и причины их возникновения.
Рисунок 12 – Бензобак Ст3
Шовная (роликовая) сварка – разновидность контактной сварки, при которой заготовки соединяются непрерывным или прерывистым швом, состоящим из отдельных сварных точек, в результате приложения усилия сжатия и подвода тока к вращающимся дисковым электродам (роликам).
Сущность процесса: заготовки накладывают друг на друга и зажимают обычно между двумя дисковыми электродами усилием сжатия Fсв (P). При подаче тока металл в зоне контакта деталей по оси электродов начинает нагреваться и расплавляться. По мере движения (прокатывания) заготовок между дисковыми электродами образуются новые сварные точки, перекрывающие или не перекрывающие друг друга. Как и при точечной сварке, не требуются специальные средства защиты расплава от взаимодействия с атмосферой.
Рисунок 13 – Схема шовной (роликовой) сварки
В зависимости от характера перемещения деталей и подачи сварочного тока различают следующие способы шовной сварки:
непрерывную;
прерывистую и
шаговую.
Непрерывная сварка выполняется сплошным швом при постоянном протекании тока, непрерывном движении заготовок, а также при постоянном давлении дисковых электродов на свариваемые поверхности. Она получила ограниченное применение из-за быстрого износа роликов и сильного перегрева контактирующих с ними поверхностей деталей. Важное значение при непрерывной сварке имеют тщательная зачистка свариваемых поверхностей, одинаковая толщина и однородность состава соединяемых изделий.
Рисунок 14 – Циклограмма непрерывной шовной сварки
Наиболее распространена прерывистая шовная сварка, осуществляемая при импульсной (прерываемой) подаче тока, непрерывном перемещении заготовок и постоянном давлении роликов. При каждом импульсе сварочного тока формируется единичная литая зона. Для образования герметичного шва с перекрывающимися сварными точками подбирается определенное соотношение скорости вращения дисковых электродов и частоты импульсов тока.
Рисунок 15 – Циклограмма прерывистой шовной сварки
При шаговой шовной сварке к роликам прикладывается постоянное давление, детали перемещаются прерывисто (пошагово), а ток подается только во время остановки роликов. При этом контактируемые поверхности роликов и заготовок меньше перегреваются. Однако машины для данного способа сварки конструктивно сложнее и менее производительны.
Рисунок 16 – Циклограмма шаговой шовной сварки
1. Диаметр отдельных точек dm (в мм), зависящий от толщины свариваемых деталей, определяется:
dm = 2 · S + 2 =4 ,
где S – толщина более тонкой из свариваемых деталей, мм.
2. Площадь контакта F, мм2:
F = п ·d2m / 4=12,56 мм2
3. Сила сварочного тока I (в A) зависит от плотности тока и площади контакта электрод-деталь и определяется по формуле:
I = F · J=1800A
4. Шаг точек а (в мм) определяется из уравнения:
a = (0,5 – 0,7) · dm =0,8
5. Скорость сварки VСВ (в м/мин) определяется по формуле:
VСВ = 2f ·60 · a / 1000=4,8 ,
где f = 50 – частота тока, Гц;
а – шаг точек, мм.
6. Усилие сжатия РСЖ (в кгс) определяется:
РСЖ = р · F=150,72 кгс ,
где р – удельное, кгс/мм2 (при сварке малоуглеродистой стали толщиной до 3 мм составляет 4 – 12 кгс/мм2). Большие значения соответствуют сварке деталей большей толщины и более жестким режимам.
7. Ширина рабочей контактной поверхности роликовых электродов вЭ (в мм) зависит от толщины свариваемого металла S и определяется:
Желательный диаметр электродов 150 – 200 мм, т.к. при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40 – 50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, берилиевая бронзы и другие сплавы.