Контактная сварка оцинкованной стали
Обновлено: 17.05.2024
Требуется сваривать контактной точечной двухсторонней сваркой оцинкованный лист 2,0, 2,5, 3,0мм с неоцинкованным листом 3,0, 4,0мм. Читал про сложности такой сварки, но все же, мне кажется такая сварка вполне реальна
kostik , не мучайся с контактной сваркой. При сварке оцинковки выделяется цинк в виде "волос". А теперь представь этот сэндвич: не оцинкованный лист, прослойка "волос цинка" и оцинкованный лист. Мое мнение - держаться не будет.
А теперь по делу - бери дрель и сверло ф3,5-4 мм. Сверлишь отверстия в оцинковке и обычным полуавтоматом запекаешь. После 3-4 отверстий тебе даже не придется зачищать место сварки.
Можно еще алюминиевыми заклепками обойтись, дешево и сердито!
Да это все для применения в промышленных масштабах. Сейчас эти детали соединяют с помощью двух болтов М16, а это уже 50р/соединение. В год на моем предприятии выпускается порядка 100 тысяч таких узлов.
Специалисты рекомендуют для сварки оцинковки повышать ток на 25-40%. Вроде как это нужно для вытеснения цинка за пределы сварной точки. Хотелось бы услышать мнение специалистов по контактной сварке
Своих не бросаем. Пленных не берем.
kostik ,Вас же интересует неразъемное соединение с наименьшими материальным затратами.Тогда
Rust_eze прав.Цена около 400 рублей за 500шт.
штурман 001 , прочитайте название темы и вы поймете что меня интересует. Если бы мне было нужно
то я бы так и назвал тему в соответствующей ветке.
Если есть опыт подобной сварки то пишите, меня не интересует соображения на тему "как бы я соединил". Мне интересна практическая сторона именно этого вида сварки.
Теорий я уже начитался есть ВСН 349-87 где довольно подробно описывается этот вид сварки оцинковки
kostik , У вас слишком толстые, да ещё и оцинкованные листы. Для качественной сварки двух стальных листов толщиной по 1 мм нужен ток более 10000 А. Теперь умножьте на толщину и прибавьте процент на выгорание цинка. Плюс конструкцию ещё надо смотреть, если точки слишком близко окажутся, то придётся прибавку по току на шунтирование через соседние точки делать. Требуемая мощность будет адской, на одной электроэнергии разоритесь. А цена оборудования - вообще космос. Послушайте, что вам люди советуют. Проплавные швы или электрозаклёпки - ваш вариант. ГОСТ 14776-79 Дуговая сварка. Соединения сварные точечные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.pdf 463.11К 570 скачиваний
MityMouse , тупое гугление показало что существуют в продаже машины способные сваривать листы 8+8, не поверю что они не справятся с 3оц+4. Еще раз говорю, это не в гараже железки сколхозить нужно, это на действующем предприятии ввести изменение технологии, которое может повлечь экономию 2-3 млн. в год. Мне нужно мнение специалиста, а не рассуждения гаражных мастеров на тему как ручку к кастрюле присобачить. Ставится вопрос целесообразно применять в данном случае контактную сварку или нет. Другие варианты соединений мне в данный момент НЕ ИНТЕРЕСНЫ.
kostik , Вот я вам как главный сварщик предприятия и отвечаю. Оборудование то есть, но сколько оно стоит? Перекос нагрузки по цеху будет огромный, как начнёте варить, так лампочки замигают, а то и автоматы по вылетают. Главный вопрос, как и любой вопрос на производстве,: "нахрена козе баян?". Есть оборудование, которое может делать тоже самое, но стоит дешевле и потребляет меньше электроэнергии. В минусе у нас одно остающееся отверстие и зачистка вокруг него (отверстие, понятно, в оцинковке), а в плюсе более простое оборудование и отсутствие необходимости реконструкции питающей сети цеха, а так же меньшее потребление электроэнергии, отсутствие переточки электродов. Кто, кстати, у вас такое оборудование настраивать будет? Такие тока сразу давать нельзя, нужно настраивать сварочные циклы на отсутствие выплесков (давать подогревающие импульсы и т. д.). Плюс, подумайте, как будите подавать изделие под сварку? С полуавтоматом сварщик практически куда угодно залезет, а подавать изделие к машине не всегда просто. На воздействие мощных магнитных полей надо будет цех проверить (в контуре даже 10000 А контактной машины незащищённая электроника - дохнет). По диаметру точек ограничение есть?
Вроде как про целесообразность вам и отвечали? И экономическую тоже. Вы больше экономист или инженер? Просто экономия, с точки зрения разных специалистов, будет выглядеть по-разному.
Если так хотите варить и мешает цинк, а точки будут ставиться с точностью 1мм, кто мешает снять слой цинка в этих местах перед сваркой? Всё равно операция засверловки под болт у вас была. Размеры листов озвучте, чтоб знать, насколько удобно будет с ними "танцевать".
Что то вы какие то ужасы рассказываете про контактную сварку. Помнится еще будучи студентом мы в лаборатории сваривали 2-3 мм листы и ничего нигде не гасло. Что тогда делать сварщикам которые сваривают рельсы встык? возить атомную электростанцию за собой?
Сваривать нужно гнутые профили типа швеллер 150-300 мм высотой и длиной 3-5,8м с уголками примерно 150х150 тоже гнутые
kostik , Вы вообще слушаете что вам говорят? 1. Ни кто не говорит, что так сделать нельзя. Да делайте на здоровье, только кучу геморроя получите на выходе. 2. Я сравниваю электропотребление обычного оборудования для сварки плавлением и оборудования для контактной точечной сварки. 2 Как проверяли качество сварки? При разрыве листов качественно сваренного изделия, разрыв должен происходить по краю сварочной точки, а не по её телу. Качественная сварочная точка прочнее металла который она соединяет. Ну наверное в лаборатории электропроводка рассчитана на контактную сварочную машину. 3. Не надо мешать в кучу контактную стыковую сварку оплавлением и контактную точечную сварку. Два совершенно разных процесса при которых нагрев места соединения происходит по разным принципам! Если вы этого не понимаете, то дискуссию на профессиональные темы предлагаю прекратить. 4. ЗАО "Бецема" такие кронштейны на надрамники шасси и рамы полуприцепов варит электрозаклёпками и все довольны.
Здрасте, пожалуйста разные принципы? Принцип один - локальное выделение джоулева тепла достаточного для расплавления металла и получения сварного соединения. Энергоемкость на единицу расплавленного металла при различных видах сварки примерно одинакова
kostik , Конечно разные, контактная точечная сварка - это один из видов контактной сварки сопротивлением. А рельсы варят контактной сваркой оплавлением. При сварке сопротивлением тепло выделяется за счёт повышенного сопротивления места соединения деталей (поверхности плотно прижаты друг к другу, при точечной сварке для этого к электродам прикладывается сварочное усилие сжатия, потом в цикле ещё ковочное усилие может быть, но речь не про него) по принципу нагрева участка цепи с повышенным сопротивлением. При качественной сварке никаких спец эффектов быть не должно. Если расплавленный металл выплёскивается из соединения - то это будущий брак. При контактной сварке оплавлением нагрев места соединения происходит за счёт возникновения множественных микроскопических электрических дуг, возникающих между неплотно подогнанными друг к другу кромками. Эти дуги оплавляют свариваемые поверхности, которые затем плотно прижимаются друг к другу и застывают. При данном методе сварки происходит множество выплесков расплавленного металла из зоны соединения (как огонь бенгальский горит). Соответственно нагреть металл до расплавления в достаточно крупной зоне проходящим током или электрической дугой - разные вещи и прикладываемые мощности - разные.
Нет там никаких дуг. Тепло выделяется за счет сопротивления контакта деталей от туда и название. свели детали подали ток, металл начал плавился - подали усилие осадки - сварили детали.
Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей
Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей как вопрос мало где раскрывается. Мы решили рассмотреть его.
Режимы сварки
Низкоуглеродистые стали имеют хорошую свариваемость всеми видами контактной сварки. При контактной точечной сварке низкоуглеродистой стали можно использовать как мягкий так и жесткий режимы. Мягкий режим характеризуется меньшей силой тока, большей продолжительностью времени его пропускания. Жёсткий режим имеет большое значение сварочного тока и небольшое время его пропускания.
Пример параметров на жестком режиме сварки
| Толщина заготовок в мм | Диаметр контактной поверхности электродов в мм | Продолжительность пропускания сварочного тока в сек. | Давление на электродах в КЗ | Сила сварочного тока в А | |
| начальный | перед запиливанием | ||||
| 0,5+0,5 | 5 | 6 | 0,2—0,3 | 30—40 | 4000—5000 |
| 1+1 | 5 | 6 | 0,2—0,35 | 80—120 | 6000—7000 |
Пример параметров на мягком режиме сварки
| Толщина заготовки в мм | Диаметр контактной поверхности электродов в мм | Продолжительность пропускания сварочного тока в сек. | Давление на электродах в кг | Сила сварочного тока в а | |
| начальный | перед запиливанием | ||||
| 0,5+0,5 | 5 | 6 | 0,8 | 30—40 | 3000—4000 |
| 1+1 | 5 | 6 | 1 | 80—120 | 4500—5000 |
Как и было сказано ранее, режимы отличаются продолжительностью времени пропускания сварочного тока (сек.), и его значения (А).
Жёсткие режимы применяют, когда необходимо получить большее проплавление деталей.
То есть выбор режима осуществляем опираясь на толщину свариваемого изделия, его тепло и температуропроводность. К примеру, при одинаковом времени сварки низкоуглеродистых и оцинкованных сталей, для оцинковки — режим сварки должен быть более жёстким так, как у оцинковки меньшая температуропроводность.
Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей
При сварке сталей с покрытием, к примеру оцинковки, происходит интенсивное испарения цинка, поскольку его температура кипения составляет 906 °С, поэтому есть большая вероятность его попадания в сварочную ванну. В последствии это способствует образованию пор и кристаллизационных трещин в сварном шве.
Технологическое решение этой проблемы осуществляется двумя способами: механическим (щетками, абразивным кругом) или термическим (газовой горелкой). И возможно удаление слоя цинка химическим способом — за счет обработки металла кислотой с последующей ее нейтрализацией щелочью, промывкой водой и сушкой.
Импульсная контактная сварка
Данный способ сварки производится в две стадии. Вначале деформируют и удаляют цинковое покрытие из зоны сварки путем подачи предварительного импульса тока для нагрева поверхности выше температуры плавления цинка, но ниже температуры образования сварной точки. Затем подают основной импульс тока до образования сварной точки.
На фото показаны примеры контактной сварки оцинковки с применением метода контактной импульсной сварки.
Недостатком этого способа является то, что при деформации покрытия происходит уменьшение толщины покрытия, а основная часть его остается в зоне контактов электрод-деталь и деталь-электрод. Это не обеспечивает надлежащее качество свариваемых деталей и приводит к увеличению времени сварки
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ОЦИНКОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ Ненарокомов Г.К.
В статье исследуются основные технологические способы точечной сварки металлов с цинковым покрытием. Рассмотрены виды и свойства цинковых покрытий, применяемых в автомобилестроении. Установлено, что сварка на мягких режимах с применением модификаций тока наиболее благотворно влияет на качество сварных соединений.
Текст научной статьи
Контактная точечная сварка играет важнейшую роль в современном автомобилестроении, благодаря высокой производительности, низкой стоимости и универсальности. Однако широкое применение различного рода покрытий создает некоторые трудности при использовании данного способа. На протяжении достаточно долгого времени цинковое покрытие является наиболее часто применяемым при производстве автомобиля. Данное покрытие получают путем погружения стальной заготовки в ванну расплавленного цинка. При этом существуют два основных способа горячего цинкования. Применение каждого, из которых, влияет на химический состав покрытия и, следовательно, на свариваемость. Первый способ заключается в простом погружении заготовки в ванну расплавленного цинка. Такое покрытие будет состоять на 99% из чистого цинка с примесью алюминия 0,3-0,6 %. При втором способе заготовку нагревают до 450-590 градусов Цельсия сразу после того как сталь выходит из цинковой ванны. За счет нагрева происходит диффузия покрытия со сталью и покрытие будет содержать 90% цинка 9% железа, а также около 0,15-0,4 % алюминия. Известно, что наличие алюминия в химическом составе имеет ключевое влияние на срок службы электродов. Именно склонность к загрязнению электрода, которое влияет не только на срок службы, но и на электросопротивление в контакте электрод-деталь основная проблема при оптимизации сварочных параметров для сварки оцинкованных сталей. Современная методика сварки оцинкованных сталей предполагает использования модификаций тока, таких как, добавление дополнительного предварительного импульса тока или плавное увеличение основного сварочного импульса (рампа). Однако сварку оцинкованных сталей можно осуществлять в соответствии с практически любой из существующих циклограмм. При этом существует возможность сварки, как на мягких, так и на жестких режимах. Исследование авторов [1,129] показало, что при одиночном сварочном импульсе без каких либо модификаций длительностью 240 мс цинковое покрытие удаляется полностью из зоны сварки на 120-140 мс (рисунок 1). Рис. 1. Поверхность детали на 120 мс. Цинк полностью выдавлен При этом температурный градиент направлен от верхнего электрода к нижнему. Соответственно цинк выдавливается сначала с поверхностью между верхним электродом и деталью, затем с поверхности между нижним электродом и деталью. При добавлении предварительного сварочного импульса или рампы порядок выдавливания цинка не меняется. Однако меняется характер распределения теплоты, вместо распределения от верхнего электрода к нижнему, нагрев распространяется от контакта деталь-деталь. Однако увеличение длительности модификаций может инициировать преждевременный рост литого ядра. В целом же при использовании модификаций тока рост ядра происходит плавно и более равномерно. Также было установлено, что при сварке оцинкованных сталей на жестких режимах, в некоторых случаях, формирование ядра было неравномерным, а само ядро получалось не полным. Часто расплавление начиналось в контакте электрод-деталь раньше чем в контакте деталь-деталь, что приводило к выплескам. Предварительный импульс и рампа при сварке оцинкованных сталей улучшают формирования ядра, ускоряют процесс перехода стали из холодного состояния в расплавленное. Более равномерный нагрев позволяет электродам полностью выдавить цинк из контактных поверхностей, а также сформировать полноценный уплотняющий поясок вокруг точки. Уплотняющий поясок препятствует чрезмерному росту ядра и предотвращает конечный выплеск. Расположение уплотняющего пояска показано на рисунке 2. Рис.2. Схема контактной сварки.1- свариваемые детали, 2- электроды, 3- источник питания, 4-зона расплавленного металла, 5- уплотняющий поясок. Сварка на жестких режимах не может обеспечить качества равноценного тому, какое можно получить, используя мягкие режимы. Уплотняющий поясок не успевает достаточно сформироваться вокруг зоны расплавленного металла, и металл ядра может выдавливаться сквозь него в виде выплеска. В результате ядро получается неравномерным и гораздо более тонким, чем ядро точки, сваренной на мягких режимах. В дополнение интенсивная генерация теплоты провоцирует чрезмерное тепловыделение в контакте электрод-деталь. В результате чего происходит повышенный массоперенос между электродом и деталью, что изменяет порядок удаления цинка из зоны сварки. Это же касается и чрезмерного увеличения времени сварочного импульса.[2,63] При сварке оцинкованных сталей особенно важно снизить до минимума массоперенос между электродом и деталью. Так как велика вероятность образования локального плавления и образования легкоплавких эвтектик (цинка с медью). При проявлении этого феномена резко возрастает скорость массопереноса. После выключения тока и снятия сварочного усилия локальные связи разрушаются от действия упругих сил, накопленных при деформации микровыступов, а также от распорного эффекта. При подъеме электрода на нем остаются частицы цинка перешедшего в результате диффузии, а на поверхности детали остаются частицы электродного металла. Очень важно подобрать именно то время сварочного импульса, которое обеспечит удовлетворительный диаметр литого ядра. Даже небольшое превышение необходимого времени сварки значительно увеличит количество частиц цинка на поверхности электрода. [3, 241] На рисунках 4,5 показаны фотографии поверхности электрода после сварочного цикла с превышенным временем сварки. Рис.3. Поверхность электрода после цикла сварки, в котором время было превышено на 40 мс. Рис.4. Поверхность электрода после цикла сварки, в котором время было превышено на 80 мс. Таким образом, можно сделать следующие выводы о сварке оцинкованных сталей: 1. Применение модификаций тока в начале сварочного цикла положительно сказывается на сварочном соединении, так как значительно улучшает процесс формирования литого ядра. При этом и рампа и предварительный импульс тока оказывают примерно одинаковое воздействие на ядро и цинковое покрытие. 2. Мягкие режимы предпочтительны при сварке оцинкованных сталей, так как они обеспечивают полноценное формирование сварочной точки и более глубокое проплавление контактных поверхностей. 3. Чрезмерное завышение времени сварки значительно увеличивает скорость массопереноса между электродом и деталью.
Сварка оцинкованной стали
В целях повышения долговечности эту сталь применяют довольно широко в автомобилестроении и т. п. Цинк предохраняет поверхность стали от электрохимической коррозии на длительное время. Эта сталь достаточно хорошо штампуется, сваривается и окрашивается. Цинковое покрытие считается в условиях эксплуатации автомобиля более долговечным, чем многослойные лакокрасочные покрытия. В целях защиты от коррозии из такой стали изготовляют только наиболее уязвимые детали кузова автомобиля. Например, в США в среднем на один автомобиль расходуется до 90 кг горячеоцинкованной и 9 кг стали с гальваническим покрытием.
Для цинкования часто используют холоднокатаную низкоуглеродистую сталь 08кп, широко применяемую в штампо-сварных конструкциях. Покрытие можно наносить горячим способом (окунанием) или в гальванических ваннах. Первый считается более производительным и дешевым, последний дает более равномерный слой, что благоприятнее для сварки. Горячим цинкованием изготовляют основную массу оцинкованного металла.
Технология цинкования должна исключать образования интерметаллидов железа с цинком, так как эти соединения делают металл менее пластичным и непригодным для штамповки. При сварке металла возможны трещины. На снижение пластичности влияет образование неравновесных структур при отжиге и цинковании, а также возможно появление водородной хрупкости.
В зависимости от назначения применяют легкие, средние и тяжелые покрытия, различающиеся толщиной, задаваемой массой покрытия на единицу площади. В легких покрытиях масса цинка на 1 м 2 составляет 120—275 г, средних 245—410 г и тяжелых 390—685 г при средней толщине покрытия соответственно 14,21 и 30 мкм.
В целях снижения расхода цинка и улучшения свариваемости применяют стали с односторонним покрытием или двусторонним, но разной толщины. Например, специально для автомобилестроения разработано дифференцированное покрытие с толщиной слоя цинка на лицевой стороне 2,5—6 мкм, а на стороне, более подверженной коррозии, 20—25 мкм. Толщина покрытия влияет на свариваемость. С увеличением его толщины свариваемость ухудшается, требуются увеличение сварочного тока, изменение цикла сварки, более частая зачистка рабочих поверхностей электродов.
Оцинкованная сталь должна поступать с чистой поверхностью, свободной от масла, грязи и остатков смазки, применяемой при штамповке. Появление на поверхности стали (при ее длительном хранении в условиях повышенной влажности и температуры) окислов цинка (белый налет) препятствует сварке, и их следует удалять.
Сварка оцинкованной стали не требует применения специального оборудования. В связи с более низким контактным сопротивлением, вызванным увеличением площади контакта в месте сварки, необходимо повышение силы сварочного тока. Чем толще цинковое покрытие, тем меньше сопротивление в месте сварки, тем требуется большее повышение силы тока.
Интенсивное увеличение диаметра контактных площадок замедляет повышение температуры центрального столбика металла и вызывает более позднее формирование литого ядра. По мнению исследователей, это приводит при сварке сталей с покрытиями к значительно большему разбросу значений диаметра литого ядра и нагрузки на срез, так как ядро формируется за более короткое время.
В табл. 7 приведены режимы сварки для стали, имеющей среднее гальваническое покрытие. По сравнению с жесткими режимами (см. табл. 3, режим А), для сварки непокрытых сталей в этих режимах увеличены усилие на электродах до 40%, продолжительность импульса сварочного тока до 90% и сила сварочного тока до 20%. Одновременно в этих же соединениях увеличивается и разрушающее усилие частично благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг ядра. Эти же режимы сварки применяют при отношении толщин не более 1:2.
| Толщина каждой детали, мм | Диаметр контактной поверхности электрода, мм | Усилие на электродах, кгс | Продолжительность импульса сварочного тока, с | Сила сварочного тока, кА | Диаметр литого ядра, мм | Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс |
| 0,8 | 4,0 | 215 | 0,22 | 10,5 | 4,3 | 420 |
| 0,9 | 4,5 | 250 | 0,24 | 11,0 | 4,6 | 500 |
| 1.0 | 5,0 | 285 | 0,26 | 12,5 | 5,0 | 635 |
| 1,3 | 5,5 | 380 | 0,36 | 14,0 | 5,8 | 910 |
| 1,5 | 6,5 | 487 | 0,46 | 15,0 | 6,6 | 1135 |
| 1,9 | 8,0 | 635 | 0,56 | 19,5 | 7,9 | 1450 |
| 2,4 | 9,0 | 820 | 0,64 | 24,0 | 9,0 | 1910 |
| 2,8 | 10,5 | 1000 | 0,78 | 28,5 | 10,4 | 2315 |
Коррозионная стойкость в месте сварки несколько снижается (до 20%) из-за частичного разрушения покрытия под электродами. Время проковки после выключения сварочного тока необходимо увеличивать, например, до 0,4 с для сварки стали толщиной 1,6 мм. В этот момент слой цинка, расплавленный при сварке, застывает и в меньших количествах переходит на контактную поверхность электродов. В некоторых источниках для металла толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется применять повышенное усилие проковки в целях повышения стабильности прочностных показателей и улучшения стойкости электродов (табл. 8).
| Толщина каждой детали, мм | Усилие на электродах, кгс | Продолжительность, с | Сила сварочного тока, кА | Диаметр литого ядра точки, мм | Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс | ||
| при сварке | при проковке | импульса сварочного тока | проковки | ||||
| 1,65 | 205 | 475 | 0,5 | 0,33 | 11,5 | 7,1 | 1250 |
| 2,74 | 320 | 900 | 0,8 | 0,51 | 15,5 | 8,9 | 3000 |
| 3,50 | 680 | 1170 | 1,2 | 0,83 | 19,0 | 12,2 | 4300 |
При сварке оцинкованных сталей применяют электроды из бронзы типа БрХ или сплава БрХЦр, имеющего большую стойкость.
Электроды применяют с рабочей поверхностью в виде усеченного конуса с углом заточки 120—140°. Электроды со сферической заточкой (радиус сферы 75 мм) используют в тех случаях, когда трудно обеспечить перпендикулярность оси электрода к сварочной поверхности. Важно обеспечить интенсивное охлаждение электродов при расходе воды не менее 7 л/мин. Контактную поверхность электродов следует периодически зачищать и заправлять. При сварке стали толщиной до 2,5 мм со средним покрытием эту операцию производят после 1000 точек. С возрастанием толщины свариваемых деталей и толщины покрытия стойкость электродов падает.
Резко ухудшается вид места сварки и снижается стойкость электродов при сварке оцинкованной стали на многоточечных машинах с односторонним токоподводом. Лучшие результаты получаются при сварке непокрытой стали с оцинкованной, если непокрытую сталь расположить со стороны вторичного контура сварочного трансформатора. Плотность тока в контакте электрод — деталь при этом снижается. Для сварки двух оцинкованных листов следует использовать обычную двустороннюю сварку или схему со спаренными трансформаторами, что также облегчает условия работы электродов в результате снижения токов шунтирования.
Статическая прочность на срез сварных соединений из оцинкованной стали несколько выше, чем у непокрытых благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг литого ядра. Прочность при переменных нагрузках также возрастает. Критерием ее оценки обычно является отношение
предела выносливости к максимальной статической прочности на срез, которое для оцинкованных и непокрытых сталей толщиной 1 мм равно соответственно 0,5 и 0,3. Эта разница снижается при увеличении толщины, что объясняется уменьшением эффекта действия соединения, вызванного сплавлением цинка вокруг литого ядра.
Читайте также: