Лабораторная работа n 12

Контактная точечная сварка

Цель работы: Ознакомиться с сущностью процесса контактной то­чечной сварки с технологией и оборудованием, применяемым для электрической контактной точеч­ной сварки. Подобрать режим сварки заданного об­разца и определить качество сварного соединения.

1. Общие сведения

Точечная контактная сварка - технологический процесс получе­ния неразъемных сварных соединений в отдельных точках с помощью местного нагрева и приложения давления (рис. 1).

Рис.1. Схема процесса электрической контактной точечной сварки: 1 - сварочный трансформатор; 2 – электроды; 3 - свариваемые за­готовки; 4 - сварная точка; Р - давление, приложенное к электро­дам; d_Т - диаметр сварной точки.

Заготовки, собранные внахлестку, устанавливают между электро­дами машины и сдавливают друг с другом. При этом создается на­дежный контакт между свариваемыми заготовками в зоне сжатия и между заготовками и электродами для лучшего токоподвода. При прохождении тока заготовки нагреваются, особенно интенсивно нагреваются участки металла, прилегающие к контакту между заготов­ками, так как эти участки менее подвержены охлаждающему действию электродов. Тепло Q, выделяющееся в контакте, определяется по формуле Джоуля - Ленца:

,

,

где , I_CB - сварочный ток, A;

R_oб - общее сопротивление зоны контакта, Ом;

R_к, R_м - сопротивления контакта и металла, Ом;

t - время прохождения тока, с.

В момент образования в зоне сварки расплавленного ядра задан­ных размеров ток выключают. Заготовки кратковременно выдерживают между электродами, к которым приложено усилие сжатия. Это необ­ходимо для кристаллизации жидкого металла и образования плотного контакта между свариваемыми изделиями.

Области применения и технологические особенности электричес­кой контактной точечной сварки. Этот вид сварки широко применя­ется на заводах автомобильной и авиационной промышленности, в радиоэлектронике и приборостроении для сварки листовых заготовок одинаковой и разной толщины, пересекающих стержней, листовых за­готовок со стержнями или профильными заготовками: уголками, швеллерами и др.

Точечная сварка позволяет соединить заготовки из сталей раз­личных марок - углеродистых и легированных, цветных металлов, а также из разнородных материалов.

Технологический процесс точечной сварки: включает несколько операций. Перед сваркой производят правку, очистку поверхности и сборку деталей. Правку применяют при необходимости устранить местные неровности, чтобы в местах сварки не было зазоров. По­верхности деталей в местах сварки с двух сторон защищают от ржавчины, окалины, масла и других загрязнений до чистого металла.

Зачистку осуществляют механическим способом (абразивными кру­гами, вращающейся щеткой и др.) или химическим (в сернокислых ваннах с последующей нейтрализацией в щелочной ванне, промывкой проточной водой и просушкой горячим воздухом). Для удаления мас­ла и грязи протирают бензином или ацетоном. Детали из алюминие­вых сплавов обрабатывают в ваннах с раствором ортофосфорной кис­лоты и хромпика с последующей промывкой в холодной воде, проти­рают салфетками или волосяными щетками, дополнительно промывают в теплой воде и окончательно просушивают горячим воздухом.

Рис. 2. Схема точечной машины МТ-1215:

1 - пневматический цилиндр;

2 - кронштейн;

3 - гайка для регулировки хода верхнего поршня;

4- редуктор давления сжатого воздуха;

5 - электропневматический клапан;

6 - ручной клапан;

7 – электроды;

8 - управляющая педаль.

Техническая характеристика точечной сварочной машины МТ - 1215

Сварочный ток, А 12500

d_Э =5,5√ δ ,где δ - толщина свариваемых заготовок, мм. 118

Масса, кг 445

Правила техники безопасности при работе на точечной сварочной машине:

1. Запрещается работать, не ознакомившись с устройством и назначением узлов машины.

2. Запрещается переключать ступени трансформатора, если маши­на находится под напряжением.

3. Запрещается работать на машине при открытых дверцах.

4. Корпус машины и корпус сварочного трансформатора должны быть заземлены.

5. Для защиты от ожогов искрами нужно иметь прозрачные очки, брезентовые рукавицы и фартук.

Дефекты сварных соединений и причины их образования. Основны­ми дефектами сварных соединений, полученных точечной сваркой, являются непровар, перегрев наружной поверхности, трещины, рако­вины и глубокие вмятины.

Непровар, или малый диаметр ядра, наблюдается при недостаточ­ной силе тока или малом времени включения; завышенном давлении и большом диаметре контактной поверхности электродов; при увеличе­нии шунтирования тока вследствие малого шага или случайного кон­тактирования с токоведущими частями машины, а также при плохой сборке и зачистке заготовок.

Перегрев наружной поверхности, или всплеск расплавленного ме­талла ядра на поверхность. Причины: недостаточное давление и малые размеры контактной поверхности электродов; завышенный ток и длительность включения, плохая зачистка поверхностей заготовок и электродов, близость электродов к кромке детали; перекос деталей относительно электродов.

Трешины радиальные и раковины возникают при малом времени включения тока, малом времени проковки и недостаточном давлении на электродах; при запаздывании приложения ковочного усилия, а также из-за некачественной очистки, правки и подготовки заготовок.

Глубокие вмятины от электродов на поверхности деталей. Причи­ны: завышенная сила тока, длительность включения и давления; недостаточное усилие на электродах и малые размеры их контактной поверхности; перекос заготовки относительно электродов.

Контроль качества сварки производят внешним осмотром, выборочными механическими испытаниями на прочность, проверкой на герметичность, применением металлографического анализа.

Внешний осмотр с помощью лупы и простых измерительных приборов позволяет проверить глубину и правильность формы отпечатка тока, наличие прожогов, трещин и других наружных дефектов.

Посредством механических испытаний производят текущий конт­роль качества сварки. Путем разрушения простейших образцов устанавливают: наличие и размер ядра, сравнительную прочность соединения и основного металла. Испытание производят на отрыв и на срез сварной точки (рис.3).

Рис.3. Образцы для технологических испытаний на прочность сварного соединения: а - на срез; б - на отрыв.

Сварку считают качественной, если при испытании образца на отрыв, разрушение происходит по основному металлу с образованием сквозного отверстия. При этом диаметр вырванной точки и разруша­ющаяся нагрузка должны быть не ниже заданных в технической документации на изготовление сварной конструкции. Дополнительно производят испытание на срез сварной точки с целью определения разрушающей нагрузки.

Текущий контроль прочности изделий на производстве осуществляют выборочными механическими испытаниями всего изделия или вырезанных из него образцов. Непровар определяют путем осторож­ного отгибания кромки соединения. При этом плохо сваренная точка или шов разрушаются. Технологическая проба на прочность шва зак­лючается в отрыве сваренных деталей. Разрушение должно идти по основному металлу.