книги / Производство сварных конструкций (Изготовление в заводских условиях)

100 мм при сварке с двух сторон (в два прохода). Скорость свар­ ки может достигать 2 м/мин и до 6 м/мин в экспериментах.

В виду отсутствия расплавления метала и интенсивного пе­ ремешивания материала, находящегося в состоянии пластиче­ ского течения, металл шва приобретает мелкозернистую струк­ туру (более мелкозернистую, чем у основного металла) без включений окисной пленки, находящейся на поверхности дета­ лей из алюминиевых сплавов. В сварных соединениях отсутст­ вуют поры и трещины. Важным преимуществом данного спосо­ ба является возможность соединения сплавов, которые трудно подаются соединению с помощью дуговых методов сварки плавлением, а также разнородных сплавов между собой.

При использовании данного способа сварки остаточные сва­ рочные деформации значительно меньше, чем при дуговой сварке плавлением.

Поскольку ванна расплавленного металла отсутствует, свар­ ные соединения могут быть выполнены в любом пространствен­ ном положении без изменения режимов сварки.

Существуют разработки технологии сварки сталей и титано­ вых сплавов.

Широкое и быстрое распространение технологии сварки тре­ нием с перемешиванием в промышленности стало следствием следующих преимуществ данного способа:

•Высокие показатели механических свойств соединений при растяжении, изгибе; при статическом нагружении и при действии переменных нагрузок.

•Возможность соединения трудно свариваемых алюми­ ниевых сплавов, таких как сплавы, содержащие цинк.

•Высокие экономические показатели. Производственный цикл уменьшается на 50-75% по сравнению с обычными спосо­ бами сварки. Низкие производственные расходы. Одним из ос­ новных достоинств изделий, сваренных сваркой трением с пе­ ремешиванием, является их готовность к применению. Нет не­ обходимости в трудоемких послесварочных работах, таких как зачистка, шлифовка или правка. Корректно спроектированные элементы готовы к дальнейшему применению сразу после свар­ ки. Относительно невысокие требования к подготовке кромок под сварку сокращают затраты на производство.

311

В данном разделе рассматривается, высоко производительная технология присоединения стержневых крепежных деталей «Stud Welding», получившая в последние годы широкое распро­ странение в промышленно развитых странах Запада.

Существует несколько разновидностей этого способа. Все они основаны на расплавлении металла соединяемых поверхно­ стей за счет тепла, выделяемого при горении электрической ду­ ги, но один из них, «CD Stud Welding», имеет принципиальное отличие по способу подвода энергии.

Этот способ сварки использует энергию, запасенную в кон­ денсаторе (CD Stud Welding). Схема его показана на рис. 9.30.

Рис. 9.30. Схема приварки стержня с использованием энергии, запасенной в конденсаторе (CD Stud Welding)

Привариваемый стержень 2 имеет плоский торец 3 с тонким выступом 4 по центру.

Перед сваркой источник питания подключают к сети и произ­ водят зарядку конденсаторной батареи большой емкости (от 12мкФ до 150мкФ, зарядное напряжение около 200 В). Затем в цанговый зажим сварочного пистолета устанавливают привари­ ваемый стерлсень и фиксируют его в требуемом положении (А). Включают кнопку «пуск» и сварочный ток проходит от конденса­ торных батарей через стержень к детали 1. Величина сварочного тока может достигать 5000 ампер, поэтому выступ 4 испаряется, а возникающая при этом дуга 5 расплавляет металл торца стерлсня и детали (Б). В этот момент начинается движение стерлсня к дета­ ли, расплавленный металл вытесняется из зазора, зона сварки охлалсдается, завершая цикл сварки образованием соединения в твердой фазе (В). Процесс протекает десятые доли секунды.

Схема другого процесса, с принудительным растялсением ду­ ги (Drawn arc stud welding), изобралсена на рис.9.31.

318

Зажимное

устройство4^

Стержень

Керамическая

муфта

N4NXW 44I

стадия 1 стадия 2 стадия 3 стадия 4

Рис. 9.31. Схема процесса с принудительным растяжением дуги (Drawn arc stud welding).

На конец привариваемого стержня надевают керамическую втулку и закрепляют его в цанговом зажиме сварочного писто­ лета. Заостренный конец стержня слегка прижимают к изделию (стадия 1) и включают сварочный ток. С помощью пружины стержень отводят от изделия для возбуждения дуги (стадия 2). Вначале возбуждается слаботочная дуга, затем основная. Сва­ рочная дуга оплавляет торец стержня и поверхность детали. По­ сле истечения заданного времени и завершения процесса горе­ ния дуги, пружина, размещенная в пистолете, прижимает стер­ жень к изделию с силой около 100 Н и завершает образование сварного соединения (стадия 3). Пистолет снимают со стержня, а керамическую втулку разбивают.

Керамическая муфта защищает расплавленный металл от ат­ мосферы, стабилизирует дуговой процесс, уменьшает магнитное дутьё и способствует формированию ровного буртика вокруг стержня.

В качестве защиты сварочной ванны, так же, применяются защитные газы (смесь аргона с активными газами при сварке сталей; аргон или смесь аргона с гелием при сварке алюминия). При диаметре стержня менее 10 мм сварку можно вести без за­ щиты.

Величину сварочного тока I устанавливают в зависимости от диаметра стержня d. Для d < 16 мм, I = 80d; для d > 16 мм, I = 90d.

Следующей разновидностью процесса является сварка вра­ щающейся в магнитном поле дугой. Этот способ применяется

319