163. Конструкция соединений и подготовка деталей при стыковой и точечной сварке.

При точечной сварке детали собираются в нахлестку. Чаще всего за цикл сварки получают одну точку (одноточечная сварка) и реже одновременно две и более точек (многоточечная сварка). Иногда при точечной сварке применяют комбинированные соединения (клеесварные и сварно-паяные). Клей и припой вводят под нахлестку для повышения прочности и коррозионной стойкости соединений.

Рельефная сварка – одна из разновидностей точечной сварки. При этом на поверхности одной из деталей предварительно формируют выступ – рельеф, который ограничивает начальную площадь контакта деталей, в результате чего при сварке в этой зоне повышается плотность тока и скорость тепловыделения. При нагреве рельеф постепенно деформируется; на определенной стадии процесса сварки формируется ядро 4, как при обычной точечной сварке. Часто на поверхности детали выполняют несколько рельефов или один протяженный выступ замкнутой формы, например, в виде кольца. После прохождения сварочного тока получают одновременно несколько точек или непрерывный плотный шов (контурная рельефная сварка).

Стыковая сварка – способ контактной сварки, при котором детали соединяются по всей площади касания (по всему сечению). Характерная особенность соединения, заключается в том, что часть жидкого металла вместе с поверхностными пленками и частью твердого металла выдавливаются из зоны сварки, образуя утолщение. Данным способом сварки выполняют стыковые соединения.

Во всех случаях, перед сваркой осуществляется очистка соединяемых поверхностей от загрязнений, оксидных пленок механическими и химическими способами.

164. Механизм удаления оксидных плёнок при точечной и стыковой сварке.

Образующиеся на поверхности металлов оксидные пленки имеют более высокую температуру плавления, чем основной материал, за исключением оксида железа. Наличие таких пленок препятствует образованию металлических связей.

При точечной, шовной и рельефной сварке разрушение и растворение пленок происходит при расплавлении контактных поверхностей металла в результате интенсивного перемешивания жидкого металла ядра. Циркуляция жидкого металла происходит под действием электродинамических сил

Причинами перемешивания жидкого металла являются объемные силы, возникающие в результате взаимодействия сварочного тока с магнитным полем, созданного этим же током. Силы F_j, действующие на все объемы ∆V ядра, создают в жидком ядре давление, подобно давлению, возникающему в жидкости от гравитационных сил. Силы F_j также действуют на объемы металла, находящегося в твердом состоянии, где они уравновешиваются силами сопротивления кристаллической решетки. Объемные силы F_j имеют максимальное значение на периферии ядра и снижаются до нуля в центре ядра. Максимальное значение Р находится в центре ядра.

Так как литое ядро имеет форму эллипсоида, то в расплавленном металле возникают градиенты давления как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Под действием этих градиентов слои жидкости. Незначительная асимметрия в расплавлении двух листов приводит к перемешиванию поверхностных пленок в расплаве.

Таким образом, объемные электродинамические силы приводят не только к интенсивному перемешиванию расплава и находящихся в нем пленок, но и к сепарации частиц пленок в ядре в зависимости от их электропроводимости.

На процесс образования соединения при стыковой сварке решающее влияние оказывают оксидные пленки на торцовой поверхности. Они затрудняют межатомное взаимодействие и препятствуют формированию прочных металлических связей. Оксидные пленки должны быть удалены из зоны сварки или раздроблены в процессе механической деформации при осадке. При стыковой сварке торцы открыты для взаимодействия с атмосферой. Наиболее активно развиваются процессы окисления при стыковой сварке сопротивлением.

Для сварки оплавлением характерно непрерывное обновление торцов, образование большого количества капель и паров металла в зазоре при взрыве перемычек, связывающих кислород и другие газы, что снижает интенсивность взаимодействия металла с атмосферой. Однако при соединении химически активных металлов такая защита может оказаться не достаточно эффективной, сварку иногда выполняют в среде защитных газов.

Трудность удаления возрастает с увеличением их твердости. При сварке оплавлением оксиды находятся на жидкой подложке, их твердость не оказывает влияния на изделие. При сварке сопротивлением при сравнительно малой пластической деформации происходит лишь частичное разрушение и удаление оксидов. Обновление поверхности составит не более 60-70%, что определяет низкую пластичность соединения. При сварке оплавлением удаление оксидов значительно облегчается и происходит вместе с частицами расплавленного металла, выбрасываемого из стыка, и главным образом при осадке вытеснением оксидов с низким и твердым металлом в грат. При сравнительно небольшой деформации обновление ~100%.

Удаление оксидов облегчается при интенсификации процесса оплавления к концу сварки, при увеличении скорости осадки, при задержке отключения сварочного тока при осадке.