ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Способы сварки и образование соединений из "Контактная сварка " Все способы контактной сварки основаны на нагреве металла теплотой, выделяющейся при протекании по деталям электрического тока. Количество теплоты в основном зависит от силы тока, длительности его протекания и сопротивления металла зоны сварки. [c.3] При сварке к двум (или более) сжатым между собой деталям с помощью специальных электродов подводят ток небольшого напряжения (обычно 3—8 В) и большой силы (до нескольких десятков кА). Теплота, используемая при сварке, выделяется непосредственно в деталях, контактах между ними и контактах деталей с электродами. Электрическое сопротивление имеет существенное значение в процессах контактной сварки. [c.3] Рассмотрим кратко строение и основные особенности электрического контакта. Если наблюдать при большом увеличении поверхность любого металла после обработки резанием или давлением, то на ней видны значительные неровности (выступы и впадины). При сжатии деталей образуется контакт, который представляет собой соприкосновение двух поверхностей по небольшому числу отдельных точек. Площадь контакта в каждой точке и число точек зависят от усилия сжатия деталей, механических свойств металла и состояния поверхности. Чем мягче металл и меньше высота неровностей на его поверхности, тем ниже так называемое контактное сопротивление при постоянном усилии сжатия. [c.3] Применяют следующие основные способы контактной сварки точечную, рельефную, шовную и стыковую. [c.4] Точечная сварка — способ, при котором детали 2 свариваются не по всей поверхности соединения, а в отдельных точках, соответствующих контактам с деталями стержней-электродов 1, передающих усилие и подводящих ток (рис. 1). Сопротивление участка металла, зажатого между электродами, складывается из двух контактных сопротивлений контактов электрод—деталь, контактного сопротивления контакта деталь—деталь и собственного сопротивления металла двух деталей. На основании опытов установлено, что контактное сопротивление электрод—деталь примерно в 2 раза меньше контактного сопротивления деталь—деталь. [c.4] При включении сварочного тока в первую очередь за счет концентрации линий тока разогреваются выступы контакта (рис. 1, а), а затем и металл, находящийся в непосредственной, близости к контакту. Электроды, используемые при точечной сварке, изготовляют из медных сплавов, имеющих высокую теплопроводность. Чтобы поверхности деталей, контактирующих с электродами, нагревались медленнее, чем внутренние слои металла зоны сварки, электроды охлаждают водой. [c.4] Литое ядро точки у больщинства металлов имеет дендритную структуру, подобную структуре металла, отлитого в металлическую форму (кокиль). Литое ядро окружено металлом, структура и свойства которого изменились в результате нагрева в процессе сварки. Зона, в пределах которой произошли эти изменения, называется зоной термического влияния или переходной зоной. [c.5] В основном характеризуются способом подвода тока. Наиболее распространена сварка двумя электродами с двусторонним подводом тока (рис. 2, а). Иногда в качестве одного из электродов используют плоскую подкладку — шину (рис. 2, б), что удобно для сварки-при-хватки в процессе сборки деталей в различных приспособлениях. Для этой цели медные подкладки устанавливают в месте постановки сварных точек. Если одна из свариваемых деталей имеет значительно большую толщину, чем другая (в 3 раза и более), ток можно подвести к этой детали (рис. 2, в). При этом прочность нижней детали должна быть такой, чтобы под действием усилия электрода она не прогибалась в месте сварки (не деформировалась). Детали, из которых одна тонкостенная и полая, сваривают с использованием токопроводящей вставки (рис. 2, г). [c.6] Рельефная сварка — способ, аналогичный точечной сварке, при котором детали обычно соединяются одновременно в нескольких точках. Положение этих точек, определяется выступами — рельефами, образованными (штамповкой, обработкой резанием) на одной или обеих деталях. При рельефной сварке контакт между деталями определяется формой их поверхности в месте соединения, а не формой рабочей части электродов, как при точечной сварке. [c.7] Процессы образования соединения при рельефной и точечной сварке имеют много общего. Две детали 2 из листа, на одной из которых выштампованы рельефы сферической формы, зажимаются между электродами 1 с большой контактной поверхностью (плитами), подводящими ток к соединяемым деталям (рис. 3, а). Для обеспечения одинаковых условий нагрева каждого рельефа необходимо, чтобы приложенное усилие / эл и ток /г (рис. 3, б) равномерно распределялись между всеми точками контакта деталей (Рсв, /св). [c.7] Разновидностью рельефной сварки (рис. 4) является Т-образная сварка, при которой к детали с большой поверхностью, например листу, приваривается деталь относительно малого сечения, причем соединяемой поверх ности этой детали придают необходимую для сварки форму (сферу, конус, замкнутый или незамкнутый рельеф). Сварка вкрест прутков, труб, а также проволоки (прутка) с листом также может быть отнесена к рельефной сварке. Стабильное качество соединений можно получить при рельефной сварке с расплавлением металла и без расплавления. Соединения с точечными рельефами обычно образуются с расплавлением металла. Для большинства случаев Т-образной сварки характерны соединения без расплавления. Благодаря интенсивному нагреву зоны сварки и большой пластической деформации металла рельефа создаются благоприятные условия для получения соединений стабильной прочности. [c.9] Шовная сварка, выполняемая при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока, называется непрерывной шовной сваркой. Такую сварку редко применяют из-за сильного перегрева поверхности деталей, контактирующей с роликами. Наибольшее распространение имеет прерывистая шовная -сварка, при которой детали перемещаются непрерывно, а ток включается и выключается на определенные промежутки времени и при каждом включении (импульсе) тока образуется единичная литая зона. Перекрытие ли-- тых зон, необходимое для герметичности шва, достигается при определенном соотношении скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Применяют также шаговую сварку, при которой детали перемещаются прерывисто (на шаг), а сварочный ток включается только во время их остановки, что улучшает охлаждение металла в контактах ролик—деталь по сравнению с непрерывным движением свариваемых деталей. Шовная сварка в большинстве случаев производится с наружным водяным охлаждением, что также снижает перегрев внешних слоев металла. [c.10] Стыковая сварка — способ, при котором детали соединяются (свариваются) по всей плоскости их каса-. ния под воздействием нагрева и сжимающего усилия. Детали одинакового или близкого по размерам сечения закрепляют в электродах-губках машины, к которым подводят ток. При нагреве и пластической деформации металла в зоне стыка часть элементарных частиц—зерен металла разрушается с одновременным образованием новых (общих для обоих деталей) зерен. Этот процесс называется рекристаллизацией и имеет важное значение для образования соединений при стыковой сварке. Кроме того, обязательным условием получения надежного соединения является удаление пленки окислов на торцах деталей или ее разрушение. [c.12] Для сварки используется теплота, выделяемая в контакте между торцами соединяемых деталей (за счет контактного сопротивления) и в самих деталях, имеющих собственное сопротивление. При стыковой сварке переходные сопротивления губка—деталь весьма малы и практически не оказывают влияния на общее количество теплоты. В стыковой сварке различают сварку сопротивлением и оплавлением. [c.12] Сварка оплавлением — способ стыковой сварки, при котором торцы соединяемых деталей нагревают током до расплавления металла при их сближении под действием небольшого усилия и затем быстро сжимают детали осадкой. При сварке оплавлением зажатые в губках детали, к которым подведено напряжение, медленно перемещают навстречу одна другой с постоянной или возрастающей скоростью до соприкосновения торцов. Вследствие небольшой начальной площади контакта деталей в месте их соприкосновения создается высокая плотность тока, металл контакта мгновенно нагревается до температуры кипения и испаряется, что сопровождается небольшим взрывом единичных контактов-перемычек. В результате взрыва часть металла перемычек выбрасывается из стыка в виде искр и брызг. Таким образом, при сближении деталей непрерывно возникают и разрушаются контакты-перемычки с выбросом частиц и паров металла и образованием на торцах равномерного расплавленного слоя металла (рис. 8, а). При этом процессе, называемом оплавлением, уменьшается установочная длина деталей. [c.13] Для соединения деталей больших сечений с. целью снижения электрической и механической мощности оборудования используют так называемую сварку оплавлением с подогревом, при которой концы деталей вначале нагревают аналогично сварке сопротивлением. Детали при подогреве периодически сжимают небольшим усилием, нагревают током, затем размыкают. После подогрева до определенной температуры торцы оплавляются и детали осаживаются. [c.14] Вернуться к основной статье