2.2 Влияние параметров режима сварки на формирование соединения

Влиять на свойства и качество сварного соединения при точечной сварке можно изменяя основные параметры режима сварки.

Изменение усилия в процессе сварки очень сложно в реализации ввиду малого времени сварки и большой инерционности пружинных механизмов. Также чрезмерное увеличение усилия может привести к непроварам, а недостаточное усилие к выплескам. Поэтому, зачастую, при сварке усилие сжатия электродов не меняется в процессе всей сварки.

Одним из способов борьбы с выплесками является специальная форма электрода, которая обеспечивает дополнительное обжатие детали вокруг сварочной точки, тем самым, увеличивая пластический поясок, который препятствует выплеску металла. Такое конструктивное изменение формы электродов весьма эффективно позволяет избежать выплесков. Но в некоторых случаях, такое изменение формы электродов невозможно реализовать, в силу особенностей сварной конструкции, ограниченности доступа к свариваемым поверхностям.

Наиболее удобным параметром, изменение которого влияет на качество сварного соединения, является сварочный ток. Форма и продолжительность импульса сварочного тока имеет решающее значение для нормального режима микросварки.

В проведенных исследованиях оптимизации процесса тепловыделения при контактной сварке использовалась модель, по которой также можно судить о процессах характерных для точечной сварки [4].

Полученные в ходе исследований результаты свидетельствуют о неравномерности тепловыделения по стыку, которое локализовано в точках образования первоначального электроконтакта в начале подогрева и сохраняется до момента сваривания, которое зарождается вблизи этих точек. Значительная часть стыка не имеет электрического контакта и обладает недостаточной для сварки температурой, в то время как уже проходит начальная стадия образования соединения. Можно сделать вывод, что в таком режиме получение качественного сварного соединения невозможно, так как соединение происходит не по всей площади контакта, а только по части и, следовательно, прочность соединения не соответствует требуемой. Однако при режиме импульсного подогрева деталей обеспечивается равномерное тепловыделение в области стыка деталей. Таким образом, создаются условия для равномерного сваривания и образования качественного соединения.

Выполненная работа и ее результаты позволяют сделать заключение о достаточно высокой эффективности примененного метода управления тепловыделением с помощью регулирования формы сварочного тока.

В проводимых исследованиях [3] был предложен процесс сварки с формой импульса тока состоящим из синусоиды (подогрев) плюс пауза продолжительностью равной синусоиде плюс синусоида (сварка) плюс пауза той же продолжительности плюс синусоида (отжиг, нормализация). Серии синусоидальных импульсов были неизменной амплитуды. Расчет режима строился на предположении постоянного накопления сварной теплоты с учетом действующего значения тока.

В результате расчеты не оправдались. Сварка происходила только за время полусинусоиды первой составляющей, остальные были излишни. Если за время первой полусинусоиды сварки не было (мала амплитуда), то она исключалась совсем, так как при нагреве сварного участка механическое сжатие деталей осаживало металл и уменьшало его сопротивление. Если сварки не было при первоначальном сопротивлении, то при уменьшенном она вообще не могла произойти.

При микросварке нельзя заменить реально существующие импульсы тока действующими значениями серии импульсов тока, а надо принимать мгновенные значения реально существующих импульсов. Поэтому в микросварки импульс должен быть непрерывным и однополярным для того, чтобы исключить возможность остывания нагретых мгновенными значениями тока импульса малогабаритных деталей в перерывах импульса или при прохождении кривой его мгновенных значений через ноль [3].

Для сведения к минимуму расширения контакта при нагреве импульс тока должен быть предельно жестким. В противном случае расширение контакта приведет к выплескам [6].

Допустим, что мы имеем два импульса форм 1 и 2 (рисунок 7) ими поочередно свариваем детали, обладающие большими металлическими массами и значительной толщиной. Поскольку обе формы импульса имеют одинаковые действующие значения тока I_д, сварка в обоих случаях пройдет одинаково и сварные соединения не будут отличаться одно от другого. Иной результат будет получен при сварке малогабаритных деталей. Сварка импульсом формы 1, вызывает выплеск металла (стремительное нарастание температуры при постоянном сжатии деталей) и малую прочность сварного соединения (разновидность непровара), тогда как при импульсе формы 2 может быть получено хорошее сварное соединение [3].