165. Типичные циклограммы процесса точечной и стыковой сварки.

Циклограмма имеет три части – примерные границы стадий формирования соединения. На стадии I предварительное обжатие F_ОБЖ служит для устранения зазоров между деталями, получения требуемых значений r_ЭЭ в холодном состоянии, предупреждения наружных и внутренних выплесков, вытеснения пластичных прослоек грунта, клея. Монотонное возрастание F_СВ на II стадии позволяет поддерживать постоянство давления между деталями, несмотря на рост площади контактов и диаметра жидкого ядра. На III стадии можно выделить два участка а и б: на небольшом первом участке F_СВ постоянно (обычно в течение 0,02 – 0,1 с) для некоторого охлаждения наружных слоев деталей и предупреждения глубоких вмятин при проковке; на втором - прикладывают и поддерживают длительно ковочное усилие F_К для снижения растягивающих напряжений, уменьшения коробления узлов, предупреждения горячих трещин и усадочных раковин.

Циклограмма тока имеет также три части в соответствии со стадиями процесса: ток подогрева I'_ПОД, возрастающий ток сварки I_СВ и спадающий ток подогрева I'’_ПОД для замедленного охлаждения. Скорость нарастания и спада токов, а также их длительность должны быть определенными, так как они обуславливают скорость нагрева и охлаждения металла. На практике циклограммы часто упрощают. В частности, довольно сложно осуществлять плавное изменение усилия сжатия, поэтому его изменяют ступенчато. При точечной сварке чаще используют циклограмму с постоянным усилием. Для толстых деталей и металлов, склонных к горячим трещинам – циклограмму с ковочным усилием.

Программу нагрева зоны сварки часто задают в виде одного импульса сварочного тока. В некоторых случаях для устранения сборочных зазоров и предупреждения внутренних выплесков используют предварительный подогрев зоны сварки дополнительным подогревным импульсом тока.

Для уменьшения склонности к горячим трещинам, выполнения термообработки или с целью снижения величины F_К применяют последующий подогревный импульс тока в сочетании с любой циклограммой усилия.

Типовые циклограммы процесса стыковой сварки. Циклограмма б объединяет два варианта стыковой сварки оплавлением: сварку непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом. При сближении деталей цепь замыкается накоротко, и создается некоторое давление. Электрический ток подогревает детали. Нагрев отдельными импульсами t_ИМП способствует более равномерному нагреву торцов деталей.

166. Технология контактной точечной сварки деталей разных толщин и из разнородных материалов.

При соотношении толщин 1:3 и менее процесс осложняется трудность получения номинальной (расчетной) зоны взаимного расплавления. Это происходит из-за несовпадения плоскости теплового равновесия со сварочным контактом и сопровождается малым и неустойчивым проплавлением тонкой детали. Вероятность непровара возрастает с увеличением разности в толщине.

На мягком режиме изотерма плавления преимущественно зарождается в центре сечения пакета (в толстой детали) и затем равномерно распространяется во все стороны. Таким образом, она лишь в конце цикла сварки захватывает тонкую деталь.

На жестком режиме в начале процесса изотерма плавления равномерно захватывает приконтактные области тонкой и толстой деталей. Затем под влиянием теплоотвода изотерма смещается в толстую деталь, к плоскости теплового равновесия. При необходимом увеличении тока возникают внутренние и наружные выплески. Однако при обычной схеме жесткий режим предпочтительнее.

Для надежного проплавления тонкой детали существует много способов. Они основаны на искусственном сближении плоскости теплового равновесия с плоскостью сварочного контакта.

Основными направлениями решения этой задачи являются уменьшение теплоотвода от тонкой детали и увеличение тепловыделения в ней (и в контакте между деталями). Первое направление обычно реализуют на мягких режимах. Некоторое увеличение проплавления тонкой детали достигается размещением с ее стороны электрода с малой рабочей поверхностью и меньшей теплопроводности. Со стороны толстой детали рабочую поверхность и теплопроводность электрода увеличивают.

Эффективно размещение между электродом и тонкой деталью съемного теплового экрана из металла с меньшей теплопроводностью в виде ленты толщиной 0,05 – 0,3 мм. Экран аккумулирует теплоту в тонкой детали, а часто и сам служит дополнительным источником теплоты.

Второе направление реализуют главным образом на жестких режимах. Для этого можно использовать два варианта: фокусировку сварочного тока (локальное тепловыделениена малой площади внутреннего контакта) и дополнительное обжатие деталей вокруг электродов. Площадь внутреннего контакта ограничивают с помощью рельефов (на тонкой или лучше на толстой детали). Плотность тока в тонкой детали повышают, уменьшая площадь электропроводимости самого электрода вблизи его рабочей поверхности с помощью кольцевой проточки, кольца из сплава с малой теплопроводностью, либо небольшой центральной вставки из сплава с повышенной электрической проводимостью.

Эффективен способ сварки с дополнительным кольцевым обжатием тонкой детали вокруг электрода. Обжатие уплотняющего пояска меняет электротермодеформационный процесс. Общее усилие сжатия F_СВ специальным электродным устройством разделяют на два усилия: F_Ц, прикладываемое в центре, и F_П, сжимающее периферийный участок точки.Этот способ почти полностью исключает выплески и применяется на жестких и мягких режимах.

В первом приближении свариваемость разноименных сплавов может быть оценена сравнением коэффициентов к_СВ, учитывающих основные физические свойства и толщину деталей: к_СВ = кλ,ρ – 0,1s/s_ТОНК, где кλ,ρ = 0,0024λ + 10-8/ρ0 (λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К); ρ0 – удельное электросопротивление, Ом·м); s/s_ТОНК – отношение толщины детали к более тонкой в пакете.

Чем меньше разница в кСВ, тем лучше свариваемость. Обычно химически совместимы сплавы, построенные на одной основе или имеющие разную основу, но образующие между собой непрерывный ряд твердых растворов. В большинстве случаев сплавы на разной основе оказываются химически несовместимыми, так как образуют в ядре сплавы с неблагоприятными свойствами (хрупкие химические соединения, механические смеси).