17Выберите правильный ответ:

1. Точечная сварка - это способ, при котором детали, образующие нахлесточные соединения свариваются:

• в месте соприкосновения в отдельных точках;

• в месте соприкосновения точками, частично перекрывающие друг друга;

• свариваются по всей поверхности их соприкосновения.

2. Изобразите схематично точечную сварку и укажите ее основные параметры Охарактеризуйте влияние параметров на качество сварного соединения. Изобразите циклограмму точечной сварки с проковкой. Обоснуйте.

К основным параметрам контактной точечной сварки относятся: сила сварочного тока (IСВ), длительность его импульса (tСВ), усилие сжатия электродов (FСВ), размеры и форма рабочих поверхностей электродов (R - при сферической, dЭ - при плоской форме). Для лучшей наглядности процесса эти параметры представляются в виде циклограммы, отражающей их изменение во времени.

Размеры и форма электродов. С помощью электродов осуществляется непосредственный контакт сварочного аппарата с деталями, подвергаемыми сварке. Они не только подводят ток в зону сварки, но и передают сжимающее усилие и отводят тепло. Форма, размеры и материал электродов являются важнейшими параметрами аппаратов для точечной сварки.

Сила сварочного тока. Сила сварочного тока (IСВ) - один из основных параметров точечной сварки. От нее зависит не только количество тепла, выделяющегося в зоне сварки, но и градиент его увеличения по времени, т.е. скорость нагрева. Напрямую зависят от IСВ и размеры сварного ядра (d, h и h1), увеличивающиеся пропорционально увеличению IСВ

Время сварки. Под временем сварки (tСВ) понимают продолжительность импульса тока при выполнении одной сварной точки. Вместе с силой тока, оно определяет количество теплоты, которое выделяется в зоне соединения при прохождении через нее электрического тока.

Усилие сжатия. Усилие сжатия (FСВ) оказывает влияние на многие процессы контактной точечной сварки: на пластические деформации, происходящие в соединении, на выделение и перераспределение тепла, на охлаждение металла и его кристаллизацию в ядре. С увеличением FСВ увеличивается деформация металла в зоне сварки, уменьшается плотность тока, снижается и стабилизируется электрическое сопротивление на участке электрод-детали-электрод. При условии сохранения размеров ядра неизменными, прочность сварных точек с ростом усилия сжатия возрастает.

18Назовите группы соединений при шовной сварке. Дайте определена торцовой сварки. Изобразите схематично шовную сварку и укажите ее основные параметры. Сравните прерывистую и непрерывную шовную сварку.

Основным конструктивным элементом, определяющим прочность и герметичность сварного соединения, является ширина литой зоны сварного шва d. Размеры литой зоны и других конструктивных элементов в зависимости oт толщины и материала регламентирует ГОСТ 15878-79, в соответствии с которым допускается получение соединений групп А и Б. Соединения группы Б c меньшей нахлесткой и меньшей шириной литой зоны примeняют в конструкциях для снижения иx массы. Соединения группы А имеют более высокие прочностные характеристики.

Торцовая сварка - сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.

Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм[2]. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.

Прерывистая шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и прерываемом включении сварочного тока. Герметичность швов, обеспечиваемая перекрытием литых ядер сварных точек, достигается сбалансированным соотношением скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Толщина свариваемых листов — до 3 мм[2]. Способ прерывистой шовной сварки получил наибольшее распространение[1][2] благодаря меньшему перегреву роликов и заготовок.

19Дайте определение сборочно-сварочному приспособлению. Изложит классификацию сборочно-сварочных приспособлений. Объясните, где нашли на] более широкое применение кондукторы. Приведите примеры. Выявите основные положения, с учетом которых разрабатывается конструкция сборочно-сварочного приспособления.

Сборочно- сварочные приспособления - представляют собой конструкции с базовой поверхностью, на которой производится сборка и сварка изделий при помощи прихватов, фиксаторов, упоров и т.п.

Сварочные приспособления классифицируются по нескольким признакам следующим образом:

1) по выполняемым операциям технологического процесса в сварочном производстве

2) по виду обработки и методу сварки

3) по степени специализации

4) по уровню механизации и автоматизации

5) по виду установки

6) по необходимости и возможности поворота

7) по источнику энергии привода вращения, перемещения зажатия деталей

Применение сварочного кондуктора в производстве имеет много других плюсов, один из которых – высокая точность сварки, а в некоторых отраслях промышленности этот фактор особенно важен (например, в транспортном машиностроении). В процессе обработки деталь расположена либо в самом кондукторе, либо под ним. Еще один плюс такого приспособления – возможность обработки детали в нескольких местах одновременно. На производстве сварочный кондуктор используются совместно со сварочными роботами, которые и выполняют сварочные работы. 

Требования к конструкциям сборочно–сварочных приспособлений:  а) удобство в эксплуатации (предполагает доступность к местам установки деталей, зажимным устройствам и устройствам управления, местам наложения прихваток и сварных швов, удобные позы рабочего, минимум его наклонов и хождений и другие требования научной организации труда);

б) обеспечение заданной последовательности сборки и наложения швов в соответствии с разработанным технологическим процессом;

в) обеспечение заданного качества сварного изделия (приспособление должно быть достаточно жестким и прочным, а закрепляемые детали оставаться в требуемом положении без деформирования их при сварке);

г) возможность использования при конструировании и изготовлении сварочных приспособлений типовых, унифицированных, нормализованных и стандартных деталей, узлов и механизмов (это способствует снижению их себестоимости, сроков их проектирования и изготовления, повышению ремонтоспособности);

д) обеспечение сборки всей конструкции с одной установки, наименьшего числа поворотов при сборке и прихватке (сварке), свободного съема собранного (прихваченного) изделия или монтажного приспособления;

е) обеспечение быстрого отвода тепла из зоны сварки для уменьшения коробления, заданного угла поворота изделия, свободной установки изделия, свободного доступа для осмотра, наладки и контроля;

ж) технологичность деталей и узлов приспособления, а также приспособления в целом;

з) использование механизмов для загрузки, подачи и установки деталей, снятия, выталкивания и выгрузки собранного изделия, применения других средств комплексной механизации.

20Перечислите дефекты точечной, шовной и рельефной сварки. Назови известные Вам способы контроля качества сварных соединений и охарактеризуй' их. Объясните, в результате чего возникает негерметичность сварного соединения. Выявите, какой дефект является наиболее опасным и почему.

Непровар полный или частичный, недостаточные размеры литого ядра. Возможные причины: мал сварочный ток, слишком велико усилие сжатия, изношена рабочая поверхность электродов. Недостаточность сварочного тока может вызываться не только его малым значением во вторичном контуре машины, но и касанием электрода вертикальных стенок профиля или слишком близким расстоянием между сварными точками, приводящим к большому шунтирующему току.

Дефект обнаруживается внешним осмотром, приподниманием кромки деталей пробойником, ультразвуковыми и радиационными приборами для контроля качества сварки.

Наружные трещины. Причины: слишком большой сварочный ток, недостаточная сила сжатия, отсутствие усилия проковки, загрязненная поверхность деталей и/или электродов, приводящая к увеличению контактного сопротивления деталей и нарушению температурного режима сварки.

Дефект можно обнаружить невооруженным глазом или с помощью лупы. Эффективна капиллярная диагностика.

Разрывы у кромок нахлестки. Причина этого дефекта обычно одна - сварная точка расположена слишком близко от края детали (недостаточна нахлестка).

Обнаруживается внешним осмотром - через лупу или невооруженным глазом.

Глубокие вмятины от электрода. Возможные причины: слишком малый размер (диаметр или радиус) рабочей части электрода, чрезмерно большое ковочное усилие, неправильно установленные электроды, слишком большие размеры литой зоны. Последнее может являться следствием превышения сварочного тока или длительности импульса.

Определяется внешним осмотром.

Внутренний выплеск (выход расплавленного металла в зазор между деталями). Причины: превышены допустимые значения тока или длительности сварочного импульса - образовалась слишком большая зона расплавленного металла. Мало усилие сжатия - не создался надежный уплотняющий пояс вокруг ядра или образовалась воздушная раковина в ядре, вызвавшая вытекание расплавленного металла в зазор. Неправильно (несоосно или с перекосом) установлены электроды.

Определяется методами ультразвукового или рентгенографического контроля или внешним осмотром (из-за выплеска может образоваться зазор между деталями).

Наружный выплеск (выход металла на поверхность детали). Возможные причины: включение токового импульса при несжатых электродах, слишком большое значение сварочного тока или продолжительности импульса, недостаточное усилие сжатия, перекос электродов относительно деталей, загрязнение поверхности металла. Две последние причины приводят к неравномерной плотности тока и расплавлению поверхности детали.

Определяется внешним осмотром.

Внутренние трещины и раковины. Причины: слишком велики ток или продолжительность импульса. Загрязнена поверхность электродов или деталей. Мала сила сжатия. Отсутствует, опаздывает или недостаточно ковочное усилие.

Усадочные раковины могут возникать во время охлаждения и кристаллизации металла. Чтобы воспрепятствовать их возникновению, необходимо повышать силу сжатия и применять проковывающее сжатие в момент охлаждения ядра. Дефекты обнаруживаются методами рентгенографического или ультразвукового контроля.

Смещение литого ядра или его неправильная форма. Возможные причины: неправильно установлены электроды, не очищена поверхность деталей.

Дефекты обнаруживаются методами рентгенографического или ультразвукового контроля.

Прожог. Причины: наличие зазора в собранных деталях, загрязнение поверхности деталей или электродов, отсутствие или малое усилие сжатия электродов во время токового импульса. Во избежание прожогов ток должен подаваться только после приложения полного усилия сжатия. Определяется внешним осмотром.

Исправление дефектов. Способ исправления дефектов зависит от их характера. Самым простым является повторная точечная или иная сварка. Дефектное место рекомендуется вырезать или высверлить.

При невозможности сварки (из-за нежелательности или недопустимости нагрева детали), вместо дефектной сварной точки можно поставить заклепку, высверлив место сварки. Применяются и другие способы исправления - зачистка поверхности в случае наружных выплесков, термическая обработка для снятия напряжений, правка и проковка при деформации всего изделия.

21Изложите классификацию машин для точечной, рельефной и шовной сварки. Перечислите основные узлы точечной машины. Охарактеризуйте привод сжатия свариваемых деталей. Изобразите циклограмму точечной сварки с постоянным усилием и несколькими импульсами силы тока. Обоснуйте. Выявите взаимосвязь между электрической и механической частями контактных машин

Классификация машин для точечной, рельефной и шовной сварки

Несмотря на большое многообразие типов, конструктивного оформления, мощности и назначения, машины контактной сварки классифицируют по разным признакам:

-         виду сварки (точечные, рельефные, шовные, стыковые);

-         назначению (универсальные или общего назначения и специальные);

-         способу установки (стационарные, передвижные или подвесные);

-         роду питания, преобразования или аккумулирования энергии (однофазные переменного тока, трехфазные низкочастотные, с выпрямлением тока во вторичном контуре, конденсаторные);

-          виду привода в механизмах давления (с ручным, грузовым, пружинным, электродвигательным, пневматическим, гидравлическим, электромагнитным и реже с другими типами приводов);

-          степени автоматизации.

Машина точечной сварки (рис. 1) имеет корпус 7, внутри которого или рядом расположен сварочный трансформатор 2. Колодки вторичного витка 14 соединены с консолями 7 и 10, электрододержателями 8 и электродами 9 гибким 3, 12 и жесткими 4, 11, 13 шинами. Один из электродов (как правило, верхний) перемещается вместе с ползуном 15 механизмом сжатия 16 и сжимает детали. Для разгрузки и повышения жесткости нижней консоли служит кронштейн 5, который может перемещаться вверх и вниз домкратом 6.

 

Рис. 1. Машина точечной сварки

22Дайте определение вторичному контуру сварочных машин. Перечисли­те конструктивные элементы, входящие во вторичный контур. Выявите роль кон­солей и поясните, как увеличить их жесткость. Объясните назначение электродер­жателей и их конструкцию.

Сварочный или вторичный контур контактных машин представляет собой токоведущий элемент, по которому протекает сварочный ток.

Сварочный контур — это система токоведущих элементов и электрических контактов, обеспечивающих подвод тока от вторичного витка трансформатора к свариваемым деталям.В машинах точечной сварки контур состоит из консолей, электрододержателей, гибких и жестких шин, электродов, а также ряда других элементов.

Верхнюю консоль изготовляют либо в виде короткого цилиндрического стержня, либо в виде жесткой шины с гнездом крепления электрододержателя. В первом случае она воспринимает изгибающий момент от усилия сжатия, во втором — выполняет лишь функцию токоподвода, а изгибающий момент воспринимается ползуном и корпусом машины. Через гибкие и жесткие шины верхняя консоль соединена со сварочным трансформатором.

Нижняя консоль (рис. 1), соединенная гибкими шинами с трансформатором, подводит ток к электрододержателю. В машинах малой мощности она является одновременно и элементом, воспринимающим нагрузку от усилия сжатия. В современных машинах средней и большой мощности ее полностью или частично разгружают нижним кронштейном. 

Рисунок 1 - Консоли и электрододержатели машин точечной сварки различной мощности:

а — большой; б — средней; в — малой; г — для микросварки

Электрододержатели (см. рис. 1, а, б) служат для крепления электродов 1, одновременно являясь силовыми и токоведущими элементами. Их изготовляют из медных сплавов с высокой электропроводимостью. В точечных машинах большой мощности (см. рис. 1, а) электрододержатель 3 крепят к консоли 5 съемной колодкой 8 с помощью двух винтов 9, ввернутых в палец 4 из немагнитной стали, запрессованной в консоль. В машинах средней мощности крепление осуществляют нередко с боковым прижимом электрододержателя съемной колодкой (см. рис. 1, б). В машинах малой мощности — в гнезде консоли с продольной прорезью (см. рис. 1, в), а в машинах для микросварки (например, в монтажных столах) электрододержатели часто вообще отсутствуют, и электроды крепят непосредственно в консоль (см. рис. 1, г).

23 Охарактеризуйте состав и свойства сплавов, применяемых для изготов­ления электродов. Дайте характеристику условиям работы электродов. Объясните, как оценивают стойкость электродов для различных способов сварки. Обоснуйте, от чего зависит конструкция электродов контактных машин.

Материал и конструкция электродов определяют качество сварного соединения, производительность, а в некоторых случаях и возможность ведения процесса контактной сварки.

Требования к материалам электродов контактных машин целесообразно рас­сматривать в зависимости от их конкретного назначения. Например, электроды точечных и шовных машин работают при высокой плотности тока (до 250— 300 А/мм2). Материал электродов этой группы должен обладать высокой электро — и теплопроводностью, малой склонностью к взаимодействию с металлом свари­ваемых деталей, особенно при сварке легких сплавов, большой твердостью и высокой температурой рекристаллизации при сварке коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов. Электропроводность электродов не ниже 70% электро­проводности чистой меди при твердости НВ 100—160 и температуре рекристалли­зации 250—500° С. Чем выше электропроводность и твердость свариваемых ма­териалов, тем выше должны быть эти показатели у материалов электрода (ГОСТ 14Ш—77).

Электроды контактных машин для стыковой и рельефной сварки работают при сравнительно малых плотностях тока (до 12—15 А/мм2). К материалам этих электродов предъявляют пониженные требования по тепло — и электропроводности (до 35% электропроводности меди) и повышенные требования по твердости в ус­ловиях эксплуатации (НВ до 180—200). Последнее условие позволяет обеспечить меньший износ электродов, более точную центровку заготовок при стыковой сварке и более равномерное распределение сил и тока при групповой рельефной сварке.

Для изготовления электродов применяют холоднотянутую технически чистую медь. Однако при высокой тепло — и электропроводности она имеет низкое сопро­тивление деформации при повышенной температуре, в связи с чем наибольшее распространение получили различные сплавы на медной основе. Наилучшим комплексом свойств обладают дисперсионно-твердеющие электродные сплавы. В качестве легирующих элементов используют Cr, Cd, Zr, Mg, Zn, Ag, Со. Для сохранения высокой тепло — и электропроводности их количество обычно не пре­вышает 1—1,5%. Для упрочнения в сплавы вводят Ni, Si, Fe, а для повышения температуры рекристаллизации — в малых количествах В, Be, Ті, Zr. Сопро­тивление меди окислению при 500—700° С можно повысить небольшими добав­ками А1, Mg, Be. Присадка серебра и магния в медь способствует увеличению числа сваренных точек без потемнения поверхности изделия из алюминиевых сплавов [4]. Состав и основные свойства металлов и сплавов, применяемых для изготовления электродов, приведены в таблице [1, 3, 4, 7, 8].

Наиболее высокой электропроводностью обладают сплавы БрКдІ (МК) и MCI, применяемые в наклепанном состоянии для сварки алюминиевых и магние­вых сплавов. При сварке сплавов АМгбН, АМц и Д16 большей стойкостью по сравнению с кадмиевой бронзой обладают высокоэлектропроводные медные сплавы с малыми добавками серебра или магния и бора, имеющие мелкозернистую струк­туру [6]. Незначительные добавки серебра (~0,1%) повышают температуру рекристаллизации меди на 100—150° С при снижении электропроводности на 1%. Для значительного повышения стойкости электродов при сварке алюминиевых сплавов в медно-магниевый сплав (Mg до 0,3%) вводят до 0,1% В. Можно также применять электроды с цирконием (0,27—0,31% Zr, остальное Си). Предложен­ные для сварки алюминиевых и магниевых сплавов металлокерамические элект­роды системы Си—А1203 [2] с содержанием окислов около 3% имеют электропроводность 80% электропроводности технически чистой меди, твердость ИВ 105—108 и температуру рекристаллизации 600—650° С. Электроды из этого материала применяют без дополнительной термомеханической обработки. Высо­кая температура разупрочнения позволяет замедлить процесс химического взаи­модействия со свариваемым материалом — потемнение поверхности деталей из сплава АМгб наступает через 80—90 точек. При применении электродов из сплава БрКдІ аналогичный эффект обнаруживается уже через 18—20 точек.

Для сварки сталей и титановых сплавов используют более твердью, но не менее электропроводные сплавы меди с хромом и добавками Cd, Al, Mg, Zr. Среди них наибольшее распространение нашли дисперсионно-твердеющие сплавы БрХ, БрХЦр, Мц5Б, упрочняемые термомеханической обработкой. Сплав Мц5Б является наиболее универсальным, его можно использовать при сварке большин­ства рассматриваемых материалов. Сплав Мц4 применяют в основном для литья фигурных электродов. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сгалей одним из лучших является сплав меди с 0,25—0,45% Сг и добавками Zr и Ті (по 0,04—0,08%). Такой сплав обеспечивает в термически обработанном состоянии крупнозернистую структуру, твердость НВ 140—150, высокую пла­стичность в интервале рабочих температур и электропроводность 70—80% элект­ропроводности технически чистой меди.

Наиболее высокой твердостью и жаропрочностью из сплавов на основе меди обладает бронза БрНБТ, применяемая для сварки жаропрочных сталей, никеле­вых и кобальтовых сплавов. Для сварки материалов с высоким электросопро­тивлением, преимущественно коррозионно-стойких и жаропрочных сталей при соотношении толщин более 2 : 1, а также для сварки материалов с резко различ­ными теплофизическими свойствами предложен сплав [5]: 2—3% Ni; 0,2—0,6% Ті; 0,3—0,6% Be; 1,5—2% Fe; 0,1—0,25% В, остальное медь. Условиям работы эле­ктродов для стыковой и рельефной сварки в наибольшей степени удовлетворяют сплавы БрНБТ, ЭВ, БрАЖНІ 1, БрКН1-4.

Особую группу материалов представляют вольфрам, молибден, эльконайт ВМ и др. Они имеют высокую твердость и жаропрочность, целесообразную для вста­вок составных электродов при рельефной сварке, и низкую электро — и теплопро­водность, используемую, например, при сварке деталей с большой разницей толщин, деталей из разнородных металлов, а также металлов (серебро, медь, ла­тунь), имеющих малое удельное электрическое сопротивление.

Условия работы, а во многих случаях и конструкция электродов машин для рельефной сварки сходны с электродами для точечной сварки. Поэтому многие положения, относящиеся к электродам для точечной сварки, характерны и для электродов, применяемых при рельефной сварке. Отличительной особенностью условий работы этих электродов является больший размер контактной поверхности и, как следствие, больший теплоотвод от свариваемого изделия.

Иногда делается вывод о якобы более благоприятных условиях работы и большей стойкости электродов при рельефной сварке. Такое утверждение не является достаточно обоснованным, что можно объяснить, исходя из следующих положений. Высокостойким электродом для рельефной сварки считается такой, который позволяет сваривать без заправки или переточки 1000...1500 сварных соединений. Это же количество соединений для электродов точечной сварки является явно заниженным. Так известен пример, когда электроды при сварке толстой среднеуглеродистой стали и работе в тяжелых условиях перетачивались через 3500 сварок.

Электроды для рельефной сварки, несмотря на применяемые иногда меньшую плотность тока и меньшие удельные давления, работают при менее интенсивном охлаждении и в более сложных условиях, чем электроды для точечной сварки. Поэтому они и изнашиваются быстрее.

конструкция электродов во многом определяют качество сварных соединений, производительность, а в некоторых случаях и возможность проведения процесса контактной сварки. Электроды стыковых машин в ряде случаев повторяют форму деталей, устанавливаемых в зажимы. Электроды для сварки лент и полос имеют плоскую поверхность, для сварки швеллеров, рельсов и брусков — плоскую выемку, а для сварки труб и круглых стержней — призматическую или полукруглую выемку.