Контактне електричне зварювання

Завдяки технологічній простоті й високій продуктивності контактне електричне зварювання посідає друге місце після дугового і має тенденцію до зростання. Особливо широко конта­ктне зварювання застосовують в автомобільній промисловості, вагонобудуванні, літакобудуванні, приладобудуванні та інших галузях.

5.2.1.1. СТИКОВЕ ЗВАРЮВАННЯ

Стикове зварювання — з'єднання заготовок по всій площі їх стикування. Стиковим зварюванням з'єднують заготовки у вигляді стрижнів, труб, рейок залізничних колій, арматури за­лізобетонних виробів та ін. Розрізняють стикове зварювання опором і оплавленням.

Зварювання опором (рис.5.2.1) відбувається завдяки елек-тронагріву заготовок у зоні з'єднання до пластичного стану й пластичній деформації зони нагрітого металу. Торці 5 загото­вок 3 і 6 попередньо обробляють різанням, щоб отримати чисті поверхні дотику й добрий контакт між ними. Заготовки закріп­люють у затискачах 4 зварювальної машини й забезпечують щільний контакт силами F, після чого вмикають струм вторин­ної обмотки 2 трансформатора, під'єднаної до затискачів. Первинна обмотка І живиться від силової мережі. Силу зварю­вального струму регулюють, вмикаючи у мережу необхідну кіль­кість витків первинної обмотки. Уникнути нерівномірного на­гріву контактних поверхонь заготовок можна, обмежуючи їх площу до 300 мм² і застосовуючи заготовки компактного пере­різу (круг, квадрат).

До параметрів режиму стикового зварювання опором належать:

— величина зварювального струму /, А;

— сила, прикладена до заготовки F, Н;

— час проходження струму т, с.

Вдало підібрані параметри режиму гарантують високу якість зварних з'єднань.

Зварювання оплавленням не вимагає попередньої механіч­ної обробки торців заготовок, їх зближення відбувається при ввімкнутій напрузі й під невеликим тиском. Зближення загото­вок супроводжується неперервним оплавленням мікровиступів, які взаємно контактують, і закінчується утворенням тонкого шару розплавленого металу на з'єднуваних поверхнях. Рід­кий метал заповнює наявні западини, а його надлишок разом із оксидами й забрудненнями виштовхується назовні. Під кі­нець циклу тиск збільшують, щоб остаточно зблизити торці заготовок до відстаней міжатомної взаємодії, й одночасно ви­микають струм.

Зварювання оплавленням дає змогу надійно з'єднувати не лише однорідні, але й різнорідні метали, зокрема вуглецеву й швидкорізальну сталі, сплави міді та алюмінію, площа торців яких може перевищувати 3 000 мм²; допускається некомпактний переріз торців заготовок.

5.2.1.2. ТОЧКОВЕ ЗВАРЮВАННЯ

Точкове зварювання — це вид з'єднання листових заготовок завтовшки 0, 5...5 мм на окремих обмежених ділянках стикування. Так з'єднують заготовки із вуглецевих і легованих сталей, спла­вів міді та алюмінію, коли щільність між ними необов'язкова.

Попередньо очищені заготовки 2 і 3 (рис.5.2.2) затискають двома однаковими за величиною й протилежно спрямованими силами F між мідними електродами І і 5, що закріплені в затискачах 4. До електродів подають струм від вторинної обмотки 6 трансформатора протягом часу, необхідного для виникнення в зоні контакту заготовок частково розплавленого ядра металу, який остигає після вимкнення струму, утворюючи зварну точку.

Точкове зварювання буває одно-, дво- і багатоточкове з од­нобічним або двобічним підведенням струму.

5.2.1.3. ШОВНЕ ЗВАРЮВАННЯ

Шовне зварювання — це вид з'єднання листових заготовок суцільним або переривчастим швом. Товщина заготовок стано­вить 0, 5...3, 0 мм, їх матеріал — низьковуглецеві та леговані сталі, сплави алюмінію, магнію, а також міді й титану.

Листові заготовки 2 і 4 (рис. 5.2.4) переміщаються під дво­ма роликами 1 і 5, яким надають обертального руху. До роли­ків підводять струм від вторинної обмотки 6 трансформатора. Сили F забезпечують надійний контакт і створюють тиск на розплавлене ядро і нерозплавлену суміжну з ядром оболонку. Після охолодження отримують міцний герметичний шов.

Зварювальний струм подають неперервно, коли потрібен су­цільний шов, або періодично, якщо потрібен переривчастий шов.

Шовним зварюванням з'єднують бензобаки, бочки, сильфони та їм подібні переважно листові вироби.

Під час двобічного зварювання струм підводять через елек­троди до обох листів (див. рис. 5.2.2), а під час однобічного (рис. 5.2.3) — лише до одного (верхнього) листа 2, а під нижній лист кладуть шунтову мідну підкладку 7. Якщо нижня заго­товка 1 (рис. 5.2.3, а) товста, то підкладка не потрібна.

Багатоточкове зварювання, де одночасно одержують багато точок, застосовують у масовому виробництві.

Основні параметри режиму точкового зварювання такі самі, як і стикового.

Розрізняють м'який і жорсткий режими точкового зварювання.

М'який режим характеризується плавним нагріванням зони зварювання й невисокою густиною струму. Його використову­ють, щоб зварювати, насамперед, сталі, схильні до гартування.

Для жорсткого режиму тривалість нагрівання коротка, густи­на струму підвищена, тиск електродів на заготовку значний. Жорсткі режими характеризуються підвищеною продуктивніс­тю, їх застосовують, коли зварюють сплави міді й алюмінію, які мають високу теплопровідність, а також коли зварюють високолеговані сталі.

5.2.2. Холодне зварювання тиском

Холодне зварювання тиском без нагрівання застосовують для нерознімного з'єднання металів підвищеної пластичності (мідь, алюміній та сплави на їх основі, а також нікель, золото, срібло). Щоб зблизити контактні поверхні заготовок до відста­ней міжатомної взаємодії, необхідно в зоні з'єднання прикласти стискальні напруження, які зумовлюють значні пластичні дефор­мації і переміщення металу вздовж поверхні поділу. Перед зва­рюванням контактні поверхні заготовок старанно очищають від оксидів і забруднень.

Розрізняють точкове, стикове і шовне зварювання.

Під час точкового зварювання (рис. 5.2.5, а) листові заготов­ки 2 і З завтовшки 0, 2... 16 мм складають внакладку і втиска­ють у них два протилежно спрямовані пуансони 1 і 4. Внаслі­док пластичної деформації на контактних поверхнях заготовок навпроти пуансонів утворюється зварна точка.

Стикове зварювання заготовок 2, 3 (рис. 5.2.5, б) круглого, квадратного або прямокутного перерізу, надійно закріплених у

затискачах 5 і б, відбувається на їх торцевих контактних поверх­нях під дією стискальних сил F. Зварюють встик мідні й алюмі­нієві проводи й шини, для чого використовують спеціальні клі­щі або машини.

Холодне шовне зварювання (рис. 5.2.5, в) виконують спе­ціальними обертальними роликами 7 і 8, між якими перемі­щаються листові заготовки 2 і 3. До роликів прикладають сили F.

Переваги холодного зварювання:

— невелика витрата енергії;

— висока продуктивність;

— незначні зміни властивостей зварюваного матеріалу;

— можливість автоматизації.

Зварювання тертям

Зварювання тертям відбувається у твердому стані під дією стискальних напружень і теплоти, що виникає від тертя на ко­нтактних поверхнях заготовок.

Заготовки /, 2 (рис. 5.2.6) у вигляді стрижнів або труб тор­цями складають устик, одну з них (рис. 5.2.6, а) або обидві (рис. 5.2.6, б) обертають, прикладаючи осьові сили F. Від тертя метал у зоні контакту нагрівається в тонких поверхневих ша­рах до температури 950...1300 °С, пластично деформується, під

час чого з'єднувані поверхні максимально зближуються. Після надійного з'єднання обертання раптово припиняють, а стискальні напруження на деякий час підвищують.

Цим способом зварюють вироби з однорідних й різнорідних металів, а також з металів і кераміки. Серед них свердла, міт­чики, кінцеві фрези, клапани двигунів внутрішнього згоряння та ін. Одну частину виробу виготовляють з дорогої високолегованої сталі, а іншу — з дешевої вуглецевої або легованої.

Зварюють переважно на спеціальних машинах, рідше — на переобладнаних металорізальних верстатах (токарних або сверд­лильних). На зварювання тертям порівняно з електричним кон­тактним витрачається значно менше енергії; якість зварюван­ня і продуктивність високі.

Ультразвукове зварювання

Ультразвукове зварювання виконують під дією невеликих стискальних напружень і високочастотних механічних коли­вань, які спричинюють тертя на контактних поверхнях загото­вок, внаслідок чого ці поверхні нагріваються, пластично дефор­муються і зближуються до відстані міжатомної взаємодії. Товщи­на зварюваних заготовок невелика і становить від 0, 1 до 1 мм. Порівняно невисока температура в зоні з'єднання забезпечує мінімальну зміну структури і властивостей матеріалу з'єднува­них заготовок.

Під час ультразвукового зварювання використовують магніто­стрикційний ефект, що ґрунтується на здатності деяких феро­магнітних матеріалів змінювати свої розміри під дією змінного магнітного поля.

Ультразвуковим зварюванням можна отримувати точкові й шовні з'єднання. Установка для точкового зварювання зобра­жена на рис. 5.2.7. Заготовки 4 затискають механізмом 5 між опорами 6 і 7. До витків котушки 2 від спеціального генератора підводять струм частотою понад 20 кГц, який спричинює в ко­тушці змінне магнітне поле. Під його дією магнітострикційний вібратор / звужується і розширюється з частотою зміни магнітно­го поля. Щоб збільшити амплітуду механічних коливань вібрато­ра, до нього під'єднують хвилевід 3, який підтримує опора 8.

Рис. 5.2.7. Схема установки для точкового зварювання ультразвуком:

/ — магнітострикційний вібратор; 2 — котушка; 3 — хвилевід; 4 — заготовка;

5 — механізм затиску заготовок; 6, 7, 8 — опора; F — сила

Ультразвукові коливання активно руйнують поверхневі ок­сидні плівки. Цим методом надійно з'єднують між собою заго­товки з міді, алюмінію та їх сплавів, а також з нікелю, титану, танталу, цирконію та ін. у приладобудівній і електронній про­мисловості.

Зварювання вибухом

Зварювання вибухом відбувається в момент удару однієї заготовки об іншу під час вибуху. Внаслідок цього в контакт­них поверхневих шарах підвищується температура, виникають значні пластичні деформації й зближення до відстаней міжато­мної взаємодії.

Нижню заготовку 3 (рис. 5.2.8) кладуть на жорстку основу 5, а верхню заготовку 4 виставляють на відстані h > 2...3 мм і під кутом а = З...Ю⁰. Верхню заготовку рівномірно покривають шаром вибухової речовини 2, а на краю встановлюють електродетонатор /. Вибухова хвиля надає верхній заготовці швидкості понад 1000 м/с. Зварювання триває мікросекунди. Перед зварю­ванням поверхні заготовки знежирюють. Залишкові поверхневі забруднення подрібнюються й частково виносяться зі зони зва­рювання у вигляді порошку.

Рис. 5.2.8. Схема зварювання вибухом — вихідне положення (а)

і процес (б): 1 — детонатор; 2 — вибухова речовина; 3, 4 — заготовки; 5 — основа

Вибухом можна зварювати заготовки практично необмеже­них розмірів з однорідних й різнорідних металів, зокрема й таких, що не зварюються іншими способами. Так можна прива­рювати до листа з вуглецевої сталі лист з нержавкої сталі або до лопаток турбіни оболонку з корозійнотривкої сталі. Міцність з'єднання дуже висока.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: