Лекция 12. Технологические процессы сварки давлением
12.1. Стыковая контактная сварка
Стыковая контактная сварка – это сварка давлением с кратковременным предварительным нагревом торцов заготовок (без оплавления или с оплавлением) и с последующей деформацией (осадкой) за счет давления свариваемых заготовок. Принципиальная схема контактной стыковой сварки представлена на рис. 12.1. При этом способе (без оплавления) свариваемые заготовки закрепляют в подвижных зажимах стыковой машины, предварительно сжимают и включают электирческий ток (через трансформатор). Торцы заготовок разогреваются до температуры пластического состояния, после чего ток отключают и проиводят резкое сжатие заготовок дополнительгым усилием, в результате чего металл в зоне контакта осаживается и происходит сварка (рис. 12.2.).
В месте осадки образуется утолщение заготовок, которое называется гратом. При необходимости граг удаляют дальнейшей механической обработкой.
Контактная сварка оплалением имеет две разновидности – непрерывное и прерывистое оплавление. При контактной сварке сопротивления торцы заготовок должны быть очищены от окисных пленок и плотно пригнаны друг к другу. Это достигается, в основном, за счет их механической обработки.
Сварка оплавлением в этом отношении имеет преимущества, т.к. при оплавлении неровности, окислы и загрязнения удаляются при осадке вместе с жидким металлом. Контактной стыковой сваркой соединяют как однородные, так и разнородные металлы (сталь, медь, алюминий). Примеры изделий: трубчатые конструкции, кольца, колеса, режущий инструмент (сверла, фризы), рельсы, арматура. Однако сечения заготовок в месте сваркиимеют ограничения как по площади (до 250–300 мм2), так и по форме (круг, квадрат, шестигранник, кольцо). При больших сечениях заготовок резко возрастает сила сварочного тока (1000–100000 А) и неравномерность нагрева по сечению. В некоторых случаях свариваемые заготовки в месте контакта делают пустотелыми (рис. 12.2.).
Сварка широко применяется в серийном и массовом производстве.
Достоинства способа: высокая производительность (до 100 циклов в час), не требует разделки кромок; высокое качество сварного соединения, отсутствие шлаковой корки.
Недостатки: проблематичность сварки средне- и выоко легированных сталей; ограниченная номенклатура свариваемых заготовок; ограниченное сечение свариваемых заготовок; высокая чувствительность к режимам сварки; высокая стоимость сварочного оборудования и оснастки; значительная нагрузка на внешнюю сеть; плтери металла на грат.
12.2. Контактная точечная сварка
Точечная сварка – это вид контактной сварки, при которой заготовки (наибольшей толщины) соединяют в отдельных точках (нахлестное соединение). Принципиальная схема точечной сварки показана на рис. 12.4. Сварка выполняется при двухстороннем или одностороннем сжатии. Электроды – медные, цилиндрические, питание – через трансформатор. Заготовки зажимаются медными электродами, после чего включают ток. Место контакта заготовок под действием тока быстро разогревается до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних. Ток отключают, а усилие сжатия увеличивают. Жидкий металл при этом затвердевает, а место контакта претерпевает некоторую пластическую деформацию. Получается литая точка сварки. При одностороннем сжатии заготовок (рис. 12.4 б.) одновременно получают две точки сварки. В машиностроении применяют сварочные машины, на которых одновременно получают до 200 точек сварки. При одностороннем сжатии под заготовками распоалагают медную подкладку
Точечную сварку осуществляют на мягких и жестких режимах. Основные технологические параметры: а) при мягких режимах – плотность тока 80–160 А/мм2, усилие сжатия 15–40 МН/м2, время нагрева 0,5–3 с; б) при жестких режимах плотность тока 120–360 А/мм2, усилие сжатия 4 –150 МН/м2, время нагрева 0,001–0,01 с. Типы сварных соединений при точечной сварке показаны на рис. 12.5. Точечная сварка широко применяется в массовом и серийном производстве при сварке конструкций из листового материала (кузова автомобилей и тракторов, обшивка вагонов, приборостроение, бытовые изделия).
Достоинства способа: возможность сварки тонкостенных заготовок – до 0,1 мм (до 1000 точек в час), высокое качество сварного соединения, достаточно благоприятные условия труда.
Недостатки: ограниченная толщина заготовок (до 12 мм, на практке от 0,5 до 5 мм), высокая стоимость сварочного оборудования, значительная нагрузка на внешнюю цепь, высокая чувствительность к режимам сварки, низкая износостойкость сварочных электродов.