3.Технология сварки деталей сложного профиля

Последовательность процесса точеченой сварки деталей сложного профиля можно разделить на следующие пунткы:

1) подготовка поверхности деталей;

2) сборка и прихватка(ГОСТ 15878-79 Конструктивные элементы);

3) выбор параметров режима режимы;

4) контроль качества сварного соединения.

3.1 Подготовка поверхности деталей

Состояние поверхности деталей (шероховатость, оксиды, загрязнения) существенно влияет на возможное образование дефектов и качество сварного соединения.

По мере необходимости поверхность деталей перед сваркой очищают от жира, краски и других загрязнений. Поверхность обезжиривают ацетоном, бензином и другими растворителями или обрабатывают в специальных растворах. Детали из коррозионно-стойких сталей (ФЮРА….), если они не проходили термической обработки, не требуют никакой другой подготовки поверхности кроме обезжиривания.

3.2 Сборка и прихватка

Для получения сварного соединения деталей сложного профиля (ФЮРА….) необходимо выполнить следующие основные операции: предварительную сборку и подгонку, подготовку поверхности, окончательную сборку и сварку. Так как детали взаимозаменяемы, то предварительную сборку и подгонку можно не проводить. Сборка обеспечивает взаимное расположение деталей узла в соответствии с чертежом. Перед сборкой необходимо проверить чистоту поверхности деталей в местах сварки. В процессе сборки необходимо следить за тем, чтобы на сопрягаемые поверхности не попала грязь, металлическая стружка и т. п.

Детали сложного профиля следует собирать по сборочным отверстиям. При этом прихватку необходимо выполнить в процессе сварки точек, а не как отдельную операцию. В нашем случае (ФЮРА..) места прихваточных точек совпадают с местами основных сварных точек.

Приспособления для прихватки и сварки должны обеспечивать свободный доступ электродов к месту прихватки и сварки, с необходимой точностью взаимное расположение собранных деталей, быстрое и надежное закрепление деталей. При работе с приспособлением рабочий не должен затрачивать значительных усилий. Если приспособление (или его части) находится в рабочем пространстве машины, то его изготовляют из немагнитных металлов.

Прихватку в зависимости от размеров и особенностей конструкции узла выполняют различными способами.

В переносном или передвижном приспособлении на стационарной машине прихватывают узлы небольшого размера с удобными подходами электродов. Прихватку обычно выполняют на точечных машинах, однако ее можно производить и на роликовых машинах при неподвижных роликах путем одиночных включений тока. В нашем случае прихватку следует выполнять на точечной машине.

Шаг прихватки зависит от подгонки, толщины и общей жесткости соединяемых деталей. Чем больше общая жесткость деталей и меньше зазоры при сборке, тем шаг прихватки может быть больше. Под точечную сварку шаг прихваточных точек обычно составляет 150—300 мм. Шаг прихватки деталей сложного профиля составляет …….

Прихватки следует выполнять от середины к краям, равномерно распределяя образующиеся зазоры.

После прихватки перед сваркой следует проверить качество прихваточных точек, зазоры между деталями и размеры всего узла в целом. При наличии наружных выплесков последние следует зачищать.

3.3 Режимы сварки

Режим сварки данного соединения определяется совокупностью параметров, из которых основными являются: величина I_св и длительность

t_CB сварочного тока, усилие, электродов F_CB и форма (размеры) рабочей поверхности электродов R_эл, d _эл . Также режим сварки определяет внешний вид, размеры литой зоны, прочность соединения и его коррозионную стойкость. Важной характеристикой режима контактной сварки является его жесткость. Большинство металлов можно сваривать на жестких и мягких режимах, обеспечивая стабильное качество соединений.

Наряду с преимуществами (экономичность, производительность, небольшие вмятины от электродов и их высокая стойкость) жесткие режимы требуют повышенных F_CB из-за опасности выплесков металла и более стабильных импульсов I_CB. Это ограничивает применение жестких режимов при сварке деталей на фигурных электродах, имеющих малые сечения (жесткость). Металлы с высоким сопротивлением пластической деформации (коррозионно-стойкие стали, сплавы на Ni и Fe — Ni основах) при сварке на жестких режимах требуют значительного повышения F_CB. При сварке на мягком режиме 1 (рис. !!!!) температура Т_п1 металла пластического пояска, его диаметр d₁ и размеры вмятины от электродов больше, а высота литого ядра меньше, чем при использовании жесткого режима 2 (при d = const).

Рис. !!!!!. Форма ядра точки и температура Т при сварке на режимах: 1 — мягком; 2— жестком

В связи с тем, что расчетные методы определения режимов точечной сварки разработаны недостаточно полно, режим сварки новых сочетаний толщин и марок металлов обычно устанавливают экспериментально. Для этого используют общие требования к режимам сварки металлов определенной группы и опытные данные по сварке металлов, близких по своим теплофизическим свойствам свариваемому металлу.

В настоящее время для всех групп металлов разработаны режимы сварки, гарантирующие получение соединений стабильного качества.

Опытом установлено, что при точечной, роликовой и шовной сварки зависимость основных параметров режима (I_св, t_св, F_св) носит практически линейный характер. Это существенно упрощает определение режимов сварки. Например, зная режимы сварки металла минимальной и максимальной толщины, можно, построив зависимость основных параметров от толщины, определить ориентировочные параметры режимов промежуточных толщин металлов.

Режим сварки следует определять и корректировать на образцах технологической пробы, идентичных свариваемым деталям.

Выбор оптимального режима сварки является достаточно сложной операцией, от которой в основном зависит качество и стабильность получаемых сварных соединений. Можно рекомендовать следующий порядок выбора режима сварки. На машине и аппаратуре управления устанавливаем значения R_эл (d_эл), t_св, F_св (по таблицам режимов и практическому опыту). После этого постепенно увеличиваем I_св до получения литого ядра необходимых размеров. С целью получения режима, устойчивого к внутренним выплескам, I_св увеличиваем до получения диаметра ядра d_м = l,15d_H (где- d_м — диаметр ядра, при котором начинаются выплески; d_H — номинальный диаметр ядра, обычно средний в пределах). Если, увеличивая I_св, не удается получить требуемый d_м , то повышаем F_св или увеличивают t_CB . После получения d_м = l,15d_H , понижаем I_св до значения, при котором обеспечивается d_H. Следует отметить, что при сварке на машинах постоянного тока и низкочастотных получают d_м больше, чем при сварке на машинах переменного тока (при одинаковых R_эл ,d_эл, t_св, F_св).

3.4 Контроль в процессе сварки

Контроль соединений в процессе сварки включает в себя внешний осмотр образцов и сварных узлов; разрушение образцов (технологическая проба); исследование макроструктуры металла сварных соединений на образцах; механические испытания образцов; измерение параметров режима; рентгеновское просвечивание образцов и сварных узлов; испытание на герметичность; выборочное разрушение узла (при приемке партии узлов).

Применение способа контроля и его объем определяется степенью ответственности соединений (узлов) и записываются в картах технологического процесса. В производстве для контроля качества соединений широко используют метод периодических испытаний и исследований технологических образцов, выполняемых в тех же условиях, что сварка деталей. Для того чтобы по результатам контроля технологических образцов можно было судить о качестве соединений узла, необходимо обеспечить идентичность металла, формы, размеров сварного шва, подготовки поверхности и режима сварки технологических образцов и деталей узла.

Внешний осмотр соединений следует проводить невооруженным глазом или через лупу 7—10-кратного увеличения. При осмотре поверхности проверяем расположение сварных точек и швов, форму и размеры вмятин от электродов, наличие наружных дефектов, зазоры между деталями.

Внешним осмотром соединений выявляем дефекты геометрической формы (перекосы, смещения, укорочения), подгар поверхности, пережог металла стыка. После снятия заподлицо грата и утолщения шва, полирования и травления могут быть выявлены трещины, оксидные включения и местный непровар.

Размеры отпечатков от электродов не могут служить объективным показателем качества сварного соединения. Однако изменение размеров отпечатков при неизменной настройке машины свидетельствует о нарушении процесса сварки (изменений рабочей поверхности электродов, параметров режима и т. п.) и о возможном изменении качества соединения. В этом случае сварку узла следует прекратить, сварить технологический образец и подвергнут его контролю.

Отпечатки сварных точек должны иметь круглую форму (допускается некоторая овальность). Если требуется, глубину вмятины от электродов следует измерять индикатором часового типа. Нормальная глубина вмятины составляет 10—15 % толщины деталей. На поверхности точек не должно быть выплесков металла.

Качество соединений при подборе режима и в процессе сварки контролируем технологической пробой (разрушением образцов), позволяющей установить примерные размеры литой зоны (если она имеется) и характер разрушения соединения. Технологическую пробу для образцов точечных соединений нужно выполнять в тисках с помощью зубила, молотка или специальных приспособлений (рис. !!!). При этом разрушение соединения должно происходить по зоне термического влияния, основному металлу или литому металлу (при скручивании сварных точек).

Рис. !!!. Приемы технологической пробы

При несквозном разрушении следует измерять глубину впадины или высоту выступающей части металла соединения, и если она составляет не менее 30 % толщины детали, то проплавление считается нормальным. Диаметр вырыва и ширина шва на разрушенных образцах должны быть не менее минимальных размеров литой зоны [3, табл. 1].

Скручивание сварных точек позволяет по излому определить диаметр литого ядра и наличие выплесков, трещин и раковин. По технологической пробе также можно оценить степень пластичности соединения (по углу поворота образца, хрупкому разрушению).

Металлографические исследования макроструктуры соединений проводим на шлифах для определения размеров литой зоны и выявления внутренних дефектов. Для этой цели сварные образцы нужно разрезать перпендикулярно по центру сварной точки или поперек и вдоль шва [3,рис. 83]. Разрезку образцов из черных металлов следует выполнять абразивным отрезным кругом, из легких и медных сплавов — ножовкой или дисковыми пилами. При этом следует избегать сильного нагрева и деформации металла.

После шлифования на поверхность шлифа нужно нанести раствор травителя и после выявления литой зоны соединения шлифа промыть водой и высушить. На полученном макрошлифе должна быть видна граница между литым и основным металлом. На продольном шлифе сварного шва должно быть видно перекрытие литых зон.

Диаметр литого ядра точек или ширину литой зоны шва d необходимо определять на макрошлифах по линии соединения.

Рис. !!!!. Определение размеров соединений по макрошлифам

Прочность соединений следует определять по результатам механических испытаний образцов на срез (разрыв). Образцы испытываются на разрывных машинах в лаборатории механических испытаний. Образцы для испытаний точек на срез (5—10 образцов) выполняют одноточечными шириной 15—40 и длиной 75—150 мм (каждая пластина) соответственно для металла толщиной 0,5—4 мм. Образцы для испытаний сварных швов на срез шириной 15—30 мм вырезают из карт с длиной шва 250—300 мм.

При испытаниях на срез сварные точки необходимо разрушать как со срезом литого металла, так и с вырывом ядра (сквозным и несквозным) из основного металла.

Сварные соединения считаются качественными, если разрушающее усилие образцов не ниже минимально допустимого значения, которое устанавливают на 15—25 % ниже средних показателей прочности [3,рис. 85]. Механические испытания образцов нужно выполнять при отработке режима сварки нового металла, а также периодически в процессе сварки для проверки стабильности работы оборудования.

В связи с тем, что в большинстве случаев контактная сварка выполняется машиной автоматически без вмешательства человека, качество соединений во многом зависит от стабильности установленных параметров режима сварки. В результате производственного опыта по контактной сварке допускаемые отклонения параметров режима преведены в таблице Таблица4 - Допускаемые отклонения параметров режима

Сварочный ток	Время сварки	Усилие сварочное	Усилие ковочное
±5%	±5%	±10%	±15%

Большинство параметров режима сварки характеризуются кратковременностью действия, а амплитуда тока несинусоидальной формой. Поэтому измерение и контроль параметров в большинстве случаев не могут быть выполнены стандартной, аппаратурой. Для этой цели разработаны и применяются специальные приборы.

Для измерения действующего значения тока (машин переменного тока) и его амплитудного значения (низкочастотных, конденсаторных и машин постоянного тока) нужно используют прибор АСУ-1М. Датчиком прибора (устройством, преобразующим ток в измеряемый сигнал) служит тороидальная катушка, надетая на токоведущую часть вторичного контура машин (электрододержатель, консоль). Прибор АСУ-1М позволяет измерять сварочные токи от 2 до 200 кА.

Для наблюдения и регистрации быстроизменяющихся электрических сигналов (пропорциональных параметрам процесса сварки) необходимо используют электронные и светолучевые осциллографы. При этом изменение во времени исследуемого сигнала изображается в виде кривой, которая наблюдается на экране или записывается (регистрируется) на фотопленку или бумагу. Для наблюдения и регистрации параметров сварки следует применять электронные осциллографы и светолучевые осциллографы.

На осциллографах необходимо наблюдать и записывать кривые ток и усилие. Зная масштаб наблюдения или записи, можно определить длительность изменения и действия отдельных параметров режима.

Для измерения статических усилий машин требуется применять динамометры различных типов. Наибольшее распространение получили пружинные динамометры [3, рис. 86].