Технология стыковой электроконтактной сварки

ПриСКС (как и следует из названия) основной тип соединения – соединение встык. Сваривают детали имеют преимущественно осевую симметрию (прутки, стержни, трубы, профили и т.п.).

Подготовка деталей к сварке включает их рациональное конструирование, а также обработку торцов. Детали, предназначенные для стыковой сварки, должны обеспечивать возможность надежного закрепления их в зажимах сварочной машины и токоподвод вблизи зоны сварки. Кроме того, необходимо создать условия для равномерного нагрева и одинаковой пластической деформации при осадке обеих свариваемых заготовок. Поэтому наиболее легко свариваются детали одинакового сечения. Различие в диаметрах допускается не более ± 15%, а в толщине не более ± 10% (например, при диаметре 10 мм допускается различие от 8, 5 до 11, 5 мм).

Для получения соединения высокого качества при СКС поверхности должны быть ровными и чистыми. Обработку торцов заготовок проводят точением на токарных станках.

Требования к качеству торцов при СКО менее жесткие. Допускается резка ножницами, пилами и даже газовой и плазменной резкой.

Значения параметров режима и программа их изменения определяются видом сварки и свойствами свариваемых металлов.

Сварка сопротивлением характеризуется следующими основными параметрами: плотность тока (j, А/мм²), время сварки (τ , с), начальное давление (давление нагрева P_н , МПа), давление при осадке ( P_ос , МПа), установочная длина деталей (L₁ + L₂).

От установочной длины зависят: продольная устойчивость заготовок; интенсивность нагрева и охлаждения заготовок. Установочную длину выбирают в зависимости от площади сечения заготовок (F):

(6.25)

где: k – поправочный коэффициент (для углеродистых сталей k=1, 2; для легированных сталей k=1, 1).

Плотность тока выбирают в зависимости от длительности сварки:

(6.26)

где: j – плотность тока в А/мм²; t_c – длительность сварки в с.

Величину осадки d принимают равной:

(6.27)

Начальное давление обычно равно 3…8 МПа, конечное давление рассчитывают по формуле:

(6.28)

где: p - конечное давление в МПа; F – площадь свариваемого сечения в мм²; S – периметр свариваемого сечения в мм; σ _т – предел текучести при температуре, средней между температурой сварки и 900^оС; β – коэффициент объемно-напряженного состояния (для круглого сечения β = 1, 3, для прямоугольного сечения β = 2); ∆ _н – ширина зоны нагрева свыше 900^оС.

Соединения, сваренные СКС, характеризуются плавным очертанием. При медленном нагреве рядом со стыком заметно растет зерно. Сварка стали без специальной защиты, часто сопровождается появлением оксидных включений. Иногда при отсутствии видимых неметаллических включений в стыке обнаруживается полоска окисленного феррита. Все это сильно понижает пластичность соединения.

Заготовки сечением более 300 мм² сваривают в атмосфере защитных газов.

Применение защитных газов позволяет обеспечить равномерность нагрева по периметру стыка и отсутствие в стыке окислов

СКС соединяют заготовки из низкоуглеродистых, низколегированных конструкционных сталей; алюминиевых сплавов; сечением до 200 мм².

Сварка оплавлением характеризуется следующими основными параметрами: плотность тока оплавления (i_опл, А/мм²), скорость оплавления (V_оп, мм/с), время оплавления (τ _опл , с) или припуск на оплавление ( ∆ _опл , мм), скорость осадки ( v_ос , мм/с), припуск на осадку ( ∆ _ос , мм), давление осадки осадке(P_ос , кГ/мм² или МПа).

Кроме того задается также вторичное напряжение (U₂, В) и установочная длина деталей (L₁ + L₂) . Величина установочной длины деталей при сварке разнородных металлов также должна быть неравномерной: металл, имеющий большую теплопроводность, должен иметь и большую установочную длину.

Плотность тока определяется cечением и электротеплопроводностью свариваемого металла, однако величина i_оплзаметно меньше, чем при сварке сопротивлением (т.к. электрическое сопротивление жидких перемычек существенно выше сопротивления твердых контактов).

 Скорость оплавления при сварке небольших сечений обычно переменная: к концу процесса V_оп увеличивают. При сварке больших сечений процесс ведут с постоянной и довольно малой скоростью оплавления. В целом с ростом теплопроводности и активности металла по отношению к окружающему воздуху V_опвозрастает (например, при сварке сталей средняяV_оп = 1-3 мм/с, а при сварке алюминия – 4-10 мм/с).

Скорость оплавления рассчитывается по формуле:

(6.29)

где: V_оп скорость оплавления в мм/с; I – сварочный ток; Z – суммарное сопротивление сварочной цепи; γ – удельный вес материала заготовок в г/см³; c – удельная теплоемкость материала заготовок в дж/г кельвин; F – площадь сечения свариваемого стыка в мм²; T_н и T_о – начальная температура заготовок и температура оплавления в град (T_о = 2000^оС).

Скорость осадки выбирают исходя из условия предупреждения преждевременной кристаллизации и окисления расплава. Для низколегированных сталей скорость осадки лежит в пределах 50…60 мм/с; для легированных сталей – 60…100 мм/с.

Давление осадки определяет качество сварного соединения. Для низкоуглеродистых сталей давление осадки составляет 5…10 МПа, для легированных сталей – 10…18 МПа. Усилие сжатия заготовок (Р_сж) зависит от усилия осадки коэффициентов трения между губками станка и заготовками (f₁и f₂):

(6.30)

Вторичное напряжение обычно применяют постоянное на уровне, обеспечивающем устойчивое оплавление.

Установочная длина деталей выбирается исходя из свойств свариваемых металлов. При чрезмерно малой установочной длине из-за сильного теплоотвода в зажимы усилие осадки сильно возрастает. Но при чрезмерной установочной длине возможна потеря устойчивости и искривление деталей при осадке. При сварке оплавлением установочную длину выбирают с учетом укорочения деталей при оплавлении и осадке, т.е. укорочение деталей в процессе оплавления должно учитываться при выборе общей установочной длины. Так как основная роль оплавления – обеспечить равномерный прогрев свариваемых торцов, то применение предварительного подогрева позволяет существенно сократить время оплавления (или величину припуска на оплавление), что способствует экономии материала.

При необходимости получения высоких механических свойств соединения детали после сварки термообрабатывают. Это особенно касается сталей склонных к закалке. Например, сварные рельсы подвергают нормализации и отпуску.

С поверхности деталей снимают грат. Эту операцию выполняют вручную или используют возможности сварочных машин снабженными специальными ножами. Грат внутри прямолинейных труб удаляют специальной протяжкой с резцами или дорнами. В гнутых трубах грат удаляют стальными снарядами, перемещаемыми сжатым воздухом. Иногда грат удаляют продувкой еще не остывшего стыка кислородом. При этом грат выгорает в атмосфере кислорода. В трубах большого диаметра грат снимают резцовыми головками.

⇐ Предыдущая36373839404142434445Следующая ⇒

Поделиться: