6. Программирование процесса

КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Программирование процесса точечной сварки. Наиболее рациональная циклограмма изменения усилия и тока приведена на рис. 46. Циклограмма имеет три части – примерные границы стадий формирования соединения.

На стадии I предварительное обжатие F_обж служит для устранения зазоров между деталями, получения требуемых значений r_ээ в холодном состоянии, предупреждения наружных и внутренних выплесков, вытеснения пластичных прослоек грунта, клея. Монотонное возрастание F_св на II стадии позволяет поддерживать постоянство давления между деталями, несмотря на рост площади контактов и диаметра жидкого ядра. На III стадии можно выделить два участка а и б: на небольшом первом участке F_св постоянно (обычно в течение 0,02 – 0,1 с) для некоторого охлаждения наружных слоев деталей и предупреждения глубоких вмятин при проковке; на втором - прикладывают и поддерживают длительно ковочное усилие F_к для снижения растягивающих напряжений, уменьшения коробления узлов, предупреждения горячих трещин и усадочных раковин.

Циклограмма тока имеет также три части в соответствии со стадиями процесса: ток подогрева I'_под , возрастающий ток сварки I_св и спадающий ток подогрева I'’_под для замедленного охлаждения. Скорость нарастания и спада токов, а также их длительность должны быть определенными, так как они обуславливают скорость нагрева и охлаждения металла.

Рис. 46. Рациональная циклограмма точечной сварки

Однако на практике циклограммы часто упрощают. В частности, довольно сложно осуществлять плавное изменение усилия сжатия, поэтому его изменяют ступенчато. При точечной сварке чаще используют циклограмму с постоянным усилием (рис. 47, а). Для толстых деталей и металлов, склонных к горячим трещинам – циклограмму с ковочным усилием (рис. 47, б). Для устранения зазоров и предупреждения выплесков, а также при сварке деталей с предварительно нанесенным жидким покрытием (клеем, лаком, грунтом) применяют циклограмму изображенную на рис. 47, в. Циклограмму г (рис. 47), в значительной степени соответствующую циклограмме на рис. 46, используют при сварке деталей толщиной свыше 4 мм.

Программу нагрева зоны сварки часто задают в виде одного импульса сварочного тока (рис. 47, а - г). В некоторых случаях для устранения сборочных зазоров и предупреждения внутренних выплесков используют предварительный подогрев зоны сварки дополнительным подогревным импульсом тока (рис. 47, д). Циклограмма усилия при этом может быть различной (рис. 47, а - г). Частично для этих же целей снижают скорость нагрева за счет модулирования переднего фронта сварочного тока.

Для уменьшения склонности к горячим трещинам, выполнения термообработки или с целью снижения величины F_к применяют последующий подогревный импульс тока (рис. 47, е) в сочетании с любой циклограммой усилия. Скорость охлаждения уменьшают также путем замедленного спада заднего фронта импульса сварочного тока. Иногда, в особо трудных случаях, используют два дополнительных импульса тока (рис. 47, ж).

При выборе режимов рельефной сварки исходят из необходимости усиленной пластической деформации металла зоны сварки, предупреждения вероятности внутреннего выплеска (в момент включения сварного тока), увеличения I_св и F_св пропорционально числу одновременно свариваемых точек, равномерного нагрева и деформации рельефов, а также из целесообразности формирования зоны взаимного расплавления. Для выполнения этих условий рекомендуется прикладывать постоянное повышенное усилие сжатия (циклограмма а, рис. 47) и использовать двухимпульсный режим нагрева (циклограмма д, рис. 47). Первый (подогревный) импульс тока – для выравнивания высоты рельефов (I’_под = (0,6 ÷ 0,7)I_св), второй (сварочный) желательно с плавным нарастанием – для предупреждения выплесков.

При шовной сварке герметичным швом для формирования каждой литой зоны обычно достаточно одного импульса тока при постоянном сварочном усилии. Сварку можно осуществлять при непрерывном и прерывистом включении тока. Непрерывное включение тока (рис. 48, а) позволяет резко повысить скорость сварки. Однако качество соединений и стойкость роликов снижаются. Наибольшее распространение получила сварка с включением тока отдельными импульсами (рис. 48, б и в). Во время паузы между импульсами за время t_п ролики и детали успевают частично охладиться, поэтому стойкость роликов возрастает, уменьшается ширина зоны термического влияния, снижаются остаточные деформации.

Рис. 48. Циклограммы шовной сварки: а – непрерывная; б – импульсная; в – шаговая (S_V – перемещение роликов)

Сварку чаще выполняют при непрерывном вращении роликов (рис. 48, б). Крупногабаритные детали большой толщины соединяют при шаговом вращении роликов (рис. 48, в).

Рис. 49. Типовые циклограммы процесса стыковой сварки: а – сопротивлением (Δ_СВ – общая деформация деталей; t_Н – время нагрева; t_ОС – время осадки; S_П – перемещение подвижной плиты машины; t_Ц.С – цикл сварки сопротивлением); б – оплавлением (t_ОС.Т – время осадки под током; t_ПОД , t_ОПЛ – время подогрева и оплавления; Δ_ОПЛ – укорочение деталей перед оплавлением; Δ_ОС, Δ_ОС.Т – общая деформация деталей при осадке и осадка под током; t_Ц.О – цикл сварки оплавлением; t_Ц.П – цикл сварки оплавлением с подогревом)

Остановка роликов в момент пропускания тока способствует интенсивному охлаждению деталей и рабочей поверхности роликов. Стабилизируются контакты, устраняется проскальзывание роликов, снижается температура в контакте электрод – деталь, уменьшается химическое взаимодействие металлов электрода и детали. Стойкость электродов возрастает. Кроме того, остановка роликов позволяет приложить ковочное усилие F_к.

Программирование процесса стыковой сварки. Типовые циклограммы процесса стыковой сварки представлены на рис. 49. Циклограмма на рис. 49, б объединяет два варианта стыковой сварки оплавлением: сварку непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом (например, за счет возвратно-поступательного перемещения подвижной плиты машины). При сближении деталей цепь замыкается накоротко, и создается некоторое давление. Электрический ток подогревает детали. Нагрев отдельными импульсами t_имп способствует более равномерному нагреву торцов деталей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное учебное пособие содержит лишь начальные сведения о природе формирования соединений и процессах, протекающих, при контактной сварке. Для более подробного изучения технологии и оборудования контактной сварки необходимо обратиться к источникам, приведенным в библиографическом списке.

Замечания, предложения и пожелания направляйте по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский проспект, 14, каб. 107, ГОУВПО «ВГТУ», кафедра «Оборудование и технология сварочного производства».

ПРИЛОЖЕНИЕ 1