книги / Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

ние металла вдоль поверхности деталей может обеспечить до­ статочно прочное их соединение и без расплавления в кольце­ вой зоне по периферии контакта (см. рис. 20, 1, б). Одновре­ менно с этим происходит деформация и вдоль оси г и запол­ нение впадины под электродом. В дальнейшем нагрев и дефор­ мация протекают так же, как и-при обычной точечной сварке, рельеф полностью сминается.

Пластическая деформация не контролирует удаления пле­ нок с соединяемых поверхностей. Лишь на начальной стадии микропластическая деформация способствует раздроблению этих пленок. Окончательное же удаление частиц этих пленок, преимущественно на периферию ядра, происходит уже в жид­ ком металле под действием электродинамических сил [3].

20.1.3. Технологические возможности точечной и шовной сварки

Рассматриваемые в данном разделе способы сварки обладают широкими технологическими возможностями, так как позво­ ляют соединять практически все конструкционные материалы в широком диапазоне толщин. Среди свариваемых материа­ лов сплавы на основе меди, магния и алюминия (среди них и термически упрочняемые Д16, 01420), легированные стали, никелевые и титановые сплавы и т. д. Определенные трудности возникают при сварке некоторых тугоплавких металлов, на­ пример молибдена, связанные с очень низкой стойкостью элект­ родов из-за высокой температуры на их рабочей поверхности.

П р и м е ч а н и я . 1. Размеры швов по группе А ГОСТ 15878—79.

2.Точечные швы при сварке алюминиевых и магниевых спла­ вов выполнены с приложением ? ков-

3.Образцы после сварки не подвергались термомеханнческой обработке.

*В числителе — прочность одной точки, в знаменателе — листа.

таниями (с частотой 2000—2500 циклов/мин) при асимметрич­ ном растяжении с коэффициентом асимметрии /?=0,1 (табл. 20.3).

Циклическая прочность резко повышается при использова­ нии клеесварных и сварнопаяных конструкций, так как в этом случае значительно снижается роль зазора как концентратора напряжений. Шовная сварка обеспечивает получение плотных и прочных соединений, способных надежно работать под боль­ шим давлением и в условиях глубокого вакуума.

20.2. Технология точечной и шовной сварки

Прогрессивная, ресурсосберегающая технология — основа полу­ чения сварных соединений высокого качества. При разработке новой технологии решается ряд задач — от проектирования и отработки технологичности конструкции до контроля качества, сварных соединений.

20.2.1. Требования к сварным конструкциям

Одно из основных требований — удобство подхода электродов к зоне сварки (узлы «открытого» или «полуоткрытого» типа). Наиболее удобны для сварки открытые панели (рис. 20.8), наименее —узлы коробчатой формы, обечайки и трубы малого

Рис. 20.8. Сварные узлы открытого (а), полузакрытого (б) и за­ крытого (в) типов

диаметра и т. п. Детали для точечной и шовной сварки обычно изготовляют из листов и профилей. Если к конструкции не предъявляются требования по герметичности, то применяют точечную сварку; шовная сварка обеспечивает получение проч­ ных плотных швов. При изготовлении герметичных отсеков, баков и т. п. выполнение элементов жесткости меньшей тол­ щины при местном разрушении не нарушит плотности обшивки. При затрудненном доступе к зоне сварки используют односто­ роннюю сварку (см. рис. 2Q.l,e).

ГОСТ 15878—79 устанавливает основные конструктивные элементы соединений (рис. 20.9) для групп А и Б. Соединения группы А более прочны вследствие больших диаметров ядра.

Наиболее важные элементы, определяющие прочность (гер­ метичность) сварных соединений — расчетный (минимальный) диаметр ядра (точечная сварка) и ширина шва (шовная сварка). При достижении требуемых их величин обеспечива­ ется необходимая и стабильная прочность (плотность швов). Фактический диаметр ядра должен быть не меньше указан­ ного в табл. 20.4.

При наладке режима сварщик устанавливает диаметр ядра WHOM) на 15—25 % больше минимального, указанного в табл. 20.4, для компенсации колебаний параметров режима, напри­ мер, уменьшения тока, состояния поверхностей деталей и т. п.

Для расчетов d рекомендуется ряд эмпирических формул; d=2s+ (24-3) мм, d= 5si/2 или 4s23.

Повышение технического уровня современных сварочных машин позволяет в ряде случаев уменьшить d на 20—30 %,

с одновременным увеличением количества точек, что дает воз­ можность снизить энергоемкость процесса, массу соединений за счет уменьшения ширины нахлестки, повысить циклическую прочность соединений и стойкость электродов и, следовательно, производительность процесса (ГОСТ 15878—79).

Международный институт сварки (1] предлагает стандарт, в котором предусмотрено три ряда dmin и ЙНоМ(табл. 20.5). При этом выделяются две группы — стали и алюминиевые сплавы, для которых tfmm и dcр (или </ном) меньше, так как для их сое­ динения требуются токи большей силы.

близительно на 25 %, что очевидно свидетельствует о меньшей стабильности процесса сварки сплавов алюминия из-за их вы­ сокой активности к кислороду, насыщению влагой и т. п.

Величина проплавления (относительная высота ядра) h/s должна находиться в пределах 20—80 % толщины каждой детали. Для титановых сплавов из-за их низкой теплопровод­ ности проплавление может достигать 95 %, а для большинства сплавов оно составляет ~50 %.

Глубина вмятины g (gi) должна быть меньше 20 % тол­ щины детали, и лишь при сварке деталей неравных толщин эта величина на тонкой детали может достигать 30 %.

Минимальное расстояние (шаг) /ш между центрами сосед­ них точек выбирается из условия ограничения шунтирования тока при сохранении высокой прочности шва.

Размеры сферических рельефов, формы пуансонов и матриц приведены на рис. 20.11. Для определения этих размеров (мм) обычно используют следующие формулы [5J:

= 2s + 0,75, Лр = 0,4s + 0,25, или dp = (0,54-0,7)s, Ар = (0,2-ь 0,25) dp.

в

Рнс. 20.11. Размеры рельефов:

а~~ сферические; б — удлиненные; в — кольцевые

При этом диаметр ядра обычно на 20—50 % больше dp. Допуски на высоту и диаметр рельефа составляют соответст­

20.2.2. Подготовка к сварке

Технологический процесс производства сварных узлов состоит из целого ряда отдельных операций, выполняемых в определен­ ной последовательности. Для получения соединений высокого качества важны подготовительные операции: подготовка по­ верхности, сборка и прихватка.

Подготовка поверхности деталей

Назначение этой операции состоит в удалении толстых, как правило, неравномерных по толщине, поверхностных, в част­ ности оксидных, пленок, после чего на поверхности металла остаются тонкие пленки с малым и стабильным электрическим сопротивлением.

Вначале проводят обезжиривание для удаления органиче­ ских загрязнений—масла, маркировочной краски в растворах