Технология и оборудование контактной сварки

/х .Ц НчТерваЛ кРисталл"зацни и температурную интервал хрупкости

и а). Это позволяет снизить сварочный ток и облегчить формирова­ ние соединений.

Электрические и физико-механические свойства поверхностных

мости сплавы условно разбиты на восемь групп (табл. 3.5).

1. Низкоуглеродистые стали (группа 1). Стали с содержанием до 0,25 % С бывают обыкновенные и качественные. Последние имеют более узкие пределы содержания углерода и примесей в каждой марке. В зависимости от полноты раскисления они могут быть спо­ койными, кипящими (кп) и полууспокоенными (пс).

Средние значения удельного электросопротивления (р0 ~ 13 мкОм-см), малое сопротивление деформации oj (~200 МПа, см. табл. 3.5), низкая чувствительность к термическому циклу и выплескам позволяют сваривать эти стали как на жестких, так и на мягких режимах при небольшом сварочном токе / св и малом сва­ рочном усилии Fсв электродами с плоской рабочей поверхностью, электропроводимостью не менее 80 % электропроводимости меди и твердостью НВ 120—140 (см. табл. 5.2). Обычно применяют один импульс тока с постоянным усилием — циклограмму а, при тол­ щине более 2 мм — циклограмму б (рис. 3.6). Однако ковочное уси­ лие ускоряет охлаждение металла и при сварке сталей с содержанием более 0,2 % С может вызвать образование мартенсита закалки, пони­ зить пластичность соединений. Шовную сварку выполняют, исполь­

перегрева, имеющая крупнозернистое строение (зона «3). В зонах, нагретых выше Ас3 (зоны 3—5), возможно образование включений мартенсита из-за быстрого охлаждения, однако общее влияние этих зон на прочность точек незначительно.

2. Среднеуглеродистые и низколегированные стали (группа 2). Это стали с содержанием 0,25 — 0,45 % С и стали с суммарным содержанием легирующих элементов (Mn, Ni, Cr, Si, Ti, Zr, Nb,

Рис. 3.12. Макроструктура шовного соединенна листов из стали 12Х18Н9Т толщи­

ной 1+1 мм

эти стали сваривают тремя импульсами (циклограмма ж, рис. 3.6) Форму и материал электродов выбирают как для металлов группы 1.

Шовную сварку выполняют на сравнительно мягких режимах, с постоянным, но несколько увеличенным (для подавления дефектов) усилием (циклограмма б, рис. 3.8) роликами с цилиндрической фор­

08Х15Н24В4ТР и др.) отличаются весьма большой прочностью и одновременно пластичностью, имеют более высокую коррозионную стойкость, чем стали ферритного класса (08Х17Т, 12X17). Минималь­ ное количество углерода (<0,12 %) предупреждает выделение карби­ дов хрома на границах зерен (при 500—800 °С) и сохраняет высокую сопротивляемость к межкристаллитной коррозии. Для этих же целей в сталь вводят сильные карбидообразователи — Ti, Nb (ста­ билизирующие сталь).

Аустенитные стали обладают сравнительно высоким р0

усилие для металлов группы 1. Форму рабочей поверхности электро­ дов устанавливают как для металлов группы 1, однако сравнительно высокое р0 и малое X позволяют снизить электропроводимость ма­ териалов электродов до 55—75 % электропроводимости меди с соот­ ветствующим увеличением твердости.

При точечной и шовной сварке соединения даже нестабилизированных аустенитных сталей не проявляют склонности к межкри­ сталлитной коррозии, так как время пребывания металла выше критических температур не превышает 1 мин, и обеднение границ хромом не возникает. Малая склонность к горячим трещинам, фор­ мирование плотной столбчатой структуры литого ядра позволяют сваривать эти стали с постоянным усилием (циклограмма а, рис. 3.6). При толщине деталей более 2 мм применяют проковку (цикло­ грамма б, рис. 3.6). Шовную сварку выполняют с непрерывным вра­ щением роликов и импульсным включением тока (циклограмма б, рис. 3.8), формируя непрерывный прочноплотный шов с перекрытием точек на 30—60 % (рис. 3.12).

Жаропрочные стали и сплавы типа ХН75МБТЮ, ХН70Ю, ХН38ВТ

(подгруппа «б») представляют собой дисперсионно твердеющие сплавы с интерметаллидным упрочнением. Небольшие количества бора, церия способствуют дополнительному повышению прочности границ зерен.

Эти сплавы и стали отличаются очень большим р0 (—90 мкОм-см) и весьма малым К. Поэтому требуемый сварочный ток / св = 0,7/сн1. Высокое сопротивление деформации (—500 МПа) требует для пре­

риалы обычно сваривают электродами с плоской рабочей поверх­ ностью (с цилиндрической рабочей поверхностью роликов). Однако вследствие малого р0 электропроводимость материала электродов и роликов может быть снижена до 45 %, а твердость из-за высокого aj\ должна быть повышена до 160—240 МПа (см. табл. 5.2). Обычно используют циклограмму а (рис. 3.6), но для предупреждения уса­ дочных раковин, снижения коробления и остаточных напряжений, особенно при толщине деталей более 1,5 мм, применяют циклограмму б

ХН77ТЮР, ХН60ВТ, ХН56ВМТЮ и др. (подгруппа «в») отличаются сложным составом. Обычно они упрочняются методом дисперсион­ ного твердения, некоторые из них имеют тугоплавкие фазы по гра­ ницам зерен, слабо взаимодействующие с основой при нагреве.

Такое строение резко повышает р0 (до 120—150 мкОм-см) и ajj

ten = (2,5 — 4) /св1 и предварительный подогрев (циклограмма тока б, рис. 3.6). Желательно плавное нарастание тока. Устанавливают максимальные усилия FCB = (3-i-4) FCB г с циклограммой усилия как для подгруппы «б». Большие значения р0 и высокая жаропроч­ ность материалов этой подгруппы требуют особо твердых электрод­ ных материалов (до 240 МПа) с низкой электропроводимостью (см. табл. 5.2).

4. Титановые сплавы (группа 4). По структуре после нормали­ зации эти сплавы делят на три группы: a (ВТ5, ВТ1-0), а + Р (ВТЗ-1, ВТ6С, ВТ 14, ВТ22) и Р-сплавы (ВТ15). Граница между ними не является абсолютной: имеются, например, сплавы псевдо-a,содержа­ щие небольшое количество P-фазы (ОТ4, ОТ4-1, ОТ4-2, ВТ20 и др.). Вообще, полиморфное превращение Р-титана в a -титан при быстром охлаждении сплава происходит в определенном интервале темпера­ тур и сопровождается появлением метастабильных фаз, которые при последующем нагреве выше 400 °С распадаются и определяют ко­ нечные свойства сплава. Однако при точечной, шовной (и рельефной) сварке подобные изменения оказываются незначительными в силу скоротечности нагрева, охлаждения и мало влияют на механические характеристики соединений.

Сплавы титана имеют высокое удельное электросопротивление (~ 140—160 мкОм-см), поэтому для сварки требуется небольшой

сплава 1420 и придает ему иное сочетание физических свойств:

(610 СС). По сравнению с другими алюминиевыми сплавами / св сни­ жают, несколько смягчают режим. Большая газонасыщенность по­ верхностных слоев неплакированных листов усиливает склонность металла ядра к пористости (при сварке с уменьшенными значениями Fcu). Сплав не склонен к горячим трещинам, однако, для предупреж­ дения усадочных раковин применяют ковочное усилие.

6. Магниевые сплавы (группа 6). Сплавы на основе магния выгодно отличаются от других конструкционных материалов малой плотностью (табл. 3.5), сравнительно высокой прочностью, хорошей способностью гасить ударные и вибрационные нагрузки, химической стойкостью в щелочах, бензине, маслах. Однако в атмосферных условиях на поверхности образуется толстая, рыхлая и непрочная пленка MgO, плохо предохраняющая сплав от дальнейшего окисле­ ния и уменьшающая его коррозионную стойкость во многих средах.

Точечной и шовной сваркой соединяют в основном деформи­ руемые сплавы, упрочняемые нагартовкой (MAI, МА8, МА2, МА2-1, МА5, МАЮ и др.), и жаропрочные сплавы, упрочняемые термооб­ работкой (МАП, МА13 и др.).

Магниевые сплавы имеют низкое р0 (~12 мкОмсм), поэтому их сваривают на жестких режимах. Однако пониженное aj и высокая пластичность при нагреве позволяют несколько снизить FCB без опасности появления внутренних выплесков. Для предупреждения трещин и больших короблений применяют циклограмму б (рис. 3.6), Отличительной чертой магниевых сплавов является сильный массоперенос в контакте электрод—деталь. Шовную сварку ведут, исполь­ зуя циклограмму б (рис. 3.8). Форму рабочей поверхности и мате­ риал электродов выбирают как для алюминиевых сплавов.

7. Медные сплавы (группа 7). Латуни и бронзы нашли широкое применение в различных областях техники благодаря высокой электропроводимости, хорошим механическим и технологическим характеристикам. В пластичных a -латунях (Л62) содержание цин^а не превышает 38 %, в более прочных a + 0- и Р-латунях его содер­ жание выше. Основными легирующими элементами бронз (БрБ2,

Благодаря весьма низкому р0, как и у алюминиевых сплавов (6—8 мкОм см), и высокому к медные сплавы сваривают на Же­

130 МПа) сварочное усилие FCB ж FCBl. Применяют циклограмму а (рис. 3.6) без опасности образования внутренних выплесков. Одна^0 при сварке высокопрочных бронз, прошедших термообработкуэ необходимо усложнять циклы усилия и тока.

Латуни не склонны к горячим трещинам, но некоторые бронзы с большим интервалом кристаллизации, наличием вредных примесей образуют горячие трещины. Этому способствует также большей