Выплески при контактной сварке

Обновлено: 28.03.2024

Контактная сварка может производиться двумя способами – точечным и шовным. В первом случае элементы соединяются с помощью расплавления посредством электрического тока отдельных участков поверхностей, во втором образуется непрерывное сварное соединение. Точечная сварка применяется, например, тогда, когда нужно наварить металлический лист или ленту на каркас или крестообразно скрепить арматуру, а шовная – в основном для получения герметичных соединений при производстве каких-либо емкостей.

Однако при отсутствии должного навыка или невнимательности мастера результат сварки может оказаться далеким от идеала. Проще говоря, работа окажется выполненной с браком. Погрешности делятся на две разновидности – внешние и внутренние.

Внешние дефекты точечной и шовной сварки

Образуются при слишком жестких режимах сварки (в частности, при большом значении сварочного тока) или из-за чрезмерно сильного сжатия свариваемых деталей. В результате уменьшения прочности металла эксплуатация такого соединения может завершиться отрывом основной массы металла от сварной точки.

Причиной их становится слишком большая величина тока в сочетании с недостаточным сжатием деталей и чересчур длительным временем сварки. Внешними признаками являются: очень глубокая вмятина, губчатая поверхность шва или точки, а также, как правило, большой участок цветов побежалости (пленки окислов, образующейся на поверхности нагретого металла и имеющей радужную окраску) на детали. При прожоге слоев металла образуется сквозной свищ, в поперечнике равный диаметру рабочей поверхности электрода.

Так выглядят цвета побежалости на перегретом металле

Так выглядят цвета побежалости на перегретом металле

Выбрасывание из свариваемого места части расплава с повышенным образованием искр. Причины появления этого дефекта – те же, что и в случае пережога, плюс наличие загрязнений. В результате выплеска вмятина на поверхности детали получается слишком большой, электрод приваривается к изделию и в дальнейшем требует зачистки или замены.

Внешние дефекты ухудшают не только вид изделия, но и прочность сварки

Внешние дефекты ухудшают не только вид изделия, но и прочность сварки

  1. Вырыв точек и разрыв металла у кромки соединения

Причина появления данных дефектов – стремление сэкономить там, где не следует, за счет уменьшения нахлестки металла, из-за чего сварка выполняется слишком близко к краю.

  1. Темная поверхность сварного шва или точек

Потемнение сварной точки – признак того, что металл окислился. Спровоцировать появление этого дефекта могут те же самые факторы, которые вызывают пережог и выплеск металла.

  1. Чрезмерно глубокие либо неправильной формы вмятины от электродов

Глубина вмятины считается приемлемой, если она не превышает 10 % толщины одной детали. Если же на свариваемых поверхностях остались слишком глубокие следы от электродов, это показатель того, что соединение окажется непрочным, а «добиться» столь нежелательного эффекта можно, если слишком сильно сдавить детали, включить слишком большой ток или пользоваться при сварке изношенными электродами.

  1. Выдавливание металла на поверхность точки или шва

Причина данного дефекта – форсированный режим сварки и неправильное закрепление электродов, возможно, с перекосом.

Правильная установка электродов – важное условие получения качественного сварного соединения

Правильная установка электродов – важное условие получения качественного сварного соединения

  1. Гофрирование поверхности свариваемых металлических листов

Возникает при неправильном порядке сваривания деталей из-за их деформации при нагревании (при хорошем качестве отдельных точек или шва). Однако не стоит предпринимать попытку устранить коробление фрагмента изделия путем сваривания в местах выпячивания металла, так как подобное «лечение» может оказаться хуже «болезни» и привести к прожогу деталей. Для устранения этого дефекта существует только один способ – профилактический: правильно продуманный порядок сварки изделия.

Внутренние дефекты точечной и шовной сварки

В этом случае в сварной точке литое ядро или не сформировалось вовсе, или оказалось слишком малым, то есть детали в данном месте не скреплены либо соединены непрочно. Итогом может оказаться разрушение изделия в ходе использования (точечное соединение) или утечка жидкости или газа (шовное соединение). Причины непровара:

  • Малое значение сварного тока или недостаточное время его протекания.
  • Слишком сильное сдавливание деталей между электродами.
  • Увеличенная рабочая поверхность электродов.
  • Нарушение технологии при сложном режиме сварки.
  • Случайное касание электродом изделия.
  • Малый шаг точек (в этом случае ток ответвляется через ранее проваренную точку, т.к. она обладает хорошей проводимостью по сравнению с не успевшим прогреться и расплавиться местом текущего наложения электродов).
  • Грязные поверхности сварки.
  1. Внутренние выплески, раковины и поры

Еще один набор погрешностей сварки, также снижающих прочность соединения.

Внутренние дефекты оказываются куда более коварными, чем те, что поддаются выявлению при внешнем осмотре, потому что они могут серьезно повлиять на безопасность людей (например, как вам понравится брак в сварном шве котла высокого давления?). Поэтому очень важно не только выбрать качественный сварочный аппарат, но и задать правильный режим его работы, поскольку обнаружить внутренние дефекты можно только при использовании неразрушающих методов контроля (проверки ультразвуком или рентгеновской дефектоскопии).

Возможные дефекты при точечной сварке: причины и исправление

Точечная контактная сварка (ТКС) – это процесс соединения металлических деталей без образования протяжённого сварного шва, а посредством сварки в нескольких точках. ТКС осуществляется индивидуальными ручными, полуавтоматическими и автоматическими аппаратами, как в мастерских, так и на конвейерных линиях серийного производства различных металлических изделий. Применяется такая сварка в электронной промышленности, автомобиле-судо-авиастроении, космической отрасли и других сферах деятельности человека.

сварка точ.jpg

Технология точечной сварки

Метод контактной сварки осуществляют следующим образом:

металлические детали, подлежащие соединению укладывают друг на друга;

снизу и сверху заготовки зажимают двумя электродами. Сила сжатия должна быть такой, чтобы была преодолена жёсткость свариваемых изделий;

проходящий ток расплавляет металл в месте контакта;

плавление происходит в течение 0,3 – 0,5 секунды, при этом температура в точке (литой зоне) достигает более 1500 0 С;

благодаря кратковременному процессу, окружающий металл вокруг литой зоны не успевает нагреться до критического уровня потери прочностных характеристик;

следующую точку заготовки пододвигают под электроды. Процесс повторяют.

Обычно диаметр ядра литой зоны не превышает 4 – 12 мм. Качественной сварку считают, когда высота ядра составляет 30% – 80% суммарной толщины свариваемых деталей. Давление электродов может составлять от 3 до 8 килограммов на 1 мм 2 поверхности контакта.

Виды дефектов точечной сварки, причины их возникновения и способы исправления

Дефекты контактной сварки являются основными показателями для выявления брака в готовых изделиях. Они могут возникать вследствие отсутствия опыта или невнимательности оператора, неправильной наладки сварочного оборудования. Изъяны контактной сварки разделяют на внутренние и внешние дефекты.

К ним относятся погрешности, возникающие, как при шовной, так и точечной сварке, которые можно определить визуально.

Трещины

Они появляются при жёстком режиме сварки. Это может быть следствием применения большого, чем нужно, тока и чрезмерного сжатия заготовок электродами. В зависимости от степени нарушения требований технологической карты трещины латают шовной сваркой или изделие отправляют в металлолом.

Пережог и прожог

Дефекты пережога проявляются разноцветными побежалостями на перегретой заготовке. Образуется глубокая вмятина с губчатой поверхностью. В результате прожога в месте контакта появляется сквозное отверстие величиной равной диаметру электрода. Это происходить при превышении норматива силы тока, слабом сжатии и чересчур длительном времени сварки. Если позволяют технологические требования отрегулированным оборудованием повторяют контактную сварку в других точках. В противном случае изделие утилизируют.

побежалость на перегретом металле.jpg

Выплеск металла

Выдавливание части расплавленного металла в зоне контакта сопровождается искрением. Электрод приваривается к заготовке. Дефект образуется по тем же причинам, что и при прожоге, и наличии загрязнений в точке сварки. Если возможно, новообразования зачищают и шлифуют. Сварку повторяют на качественном уровне.

Частичный или полный вырыв литой зоны

Это касается точек сварки, расположенных слишком близко к краям металла. Также дефект возникает при недостаточной длине нахлёста заготовок. Оценивая величину ущерба, детали либо переваривают, либо отправляют на металлолом.

Потемнение сварной точки

Темные сварные точки – следствие окисления металлической поверхности. Такое соединение теряет несущую способность. Помимо того, что металл не был обработан перед сваркой, не были устранены такие же недостатки, как и при пережоге и выплеске металла. Сварочный процесс повторяют на качественном уровне.

Глубокие впадины в точках

От электродов остаются слишком глубокие вмятины, то есть глубина точки превышает 10% толщины одной заготовки. Такие соединения не отличаются прочностью и подлежат исправлению. Дефекты вызваны слишком большой силой тока, чрезмерным усилием сжатия деталей, а также эксплуатацией изношенных электродов. Электроды меняют, регулируют степень сжатия и величину сварочного тока. Сварочный процесс возобновляют.

Выдавливание металла вокруг контактного пятна

Коробление металла возле зоны сварки

Образуется при неправильном взаимном расположении заготовок разной толщины. Гофрирование поверхности происходит при перегреве металла. Делают перевар, если это возможно. В противном случае металлические детали в дальнейшем не используют.

Внутренние изъяны при точечной сварке визуально определить практически невозможно. Наличие дефектов внутри литого ядра могут при дальнейшей эксплуатации обернуться потерей качества соединений и разрушением готовых изделий. Они встречаются двух видов.

Непровар

Пористость и раковины в металле

Объясняется некачественным или изношенным сварочным оборудованием, а также неправильным выбором режима его работы. Изделия с точечной сваркой, эксплуатация которых может влиять на безопасность людей, подлежат обязательному контролю ультразвуком рентгеном. В случае обнаружения дефектов такого характера изделия подлежат утилизации.

Внимание! Возникновение дефектов точечной сварки, как видно из вышеизложенного, является следствием нарушения технологии производственного процесса, неисправностей и неправильной наладки сварочного оборудования.

Заключение

Занимаясь точечной контактной сваркой, оператор сварочного оборудования должен знать, как нужно регулировать сварочный аппарат. Это позволяет избежать изготовления бракованной продукции, и соответственно непредвиденных финансовых расходов. Большую роль играет в этом деле определённый запас знаний по электротехнике, правильно организованное рабочее место и соблюдение правил техники безопасности.

Выплеск (при контактной сварке)

метод получения и исследования увеличенных изображений, формируемых потоком частиц, испускаемых поверхностью объекта при нагревании, наложении сильного электрического поля и т.д..

Ямка травления

углубление на поверхности полированного шлифа, возникающее при травлении, иногда в месте выхода на поверхность дислокаций.

Ячеистое выделение, ячеистый распад

выделение новой фазы из пересыщенного твердого раствора, приводящее к разделению матричной фазы на области, которые полностью превратились в равновесные фазы, и области непревращенной матричной фазы.

Похожие

  • Контактная сварка
  • Внешний выплеск (при точечной сварке)
  • Ударно-контактная сварка
  • Стыковая контактная сварка
  • Точечная контактная сварка
  • Шовная контактная сварка
  • Внутренний выплеск
  • Мощность контактной машины при сварке
  • Скорость шовной контактной сварки
  • Корона (контактная сварка сопротивлением)
  • Сварка с формированием шва контактным сопротивлением
  • Сварка
  • Сварка трением (фрикционная сварка)
  • Контактность
  • Сварка трением
  • Автогенная сварка
  • Горизонтальная сварка
  • Диффузионная сварка
  • Дуговая сварка
  • Индукционная сварка

Научные статьи на тему «Выплеск (при контактной сварке)»

1. Теоретические основы сварки давлением

активация обеих контактных поверхностей начинается уже в процессе сближения при смятии микровыступов.
Схема контактной точечной сварки изображена на рисунке ниже. Рисунок 1.
Схема контактной точечной сварки.
Таким образом контактные поверхности электродов и свариваемых листов должны быть чистыми, усилия сжатия.
случае прилегающие к друг другу поверхности листов недопустимо быстро нагреваются, из-за чего происходит выплеск

2. Регулирование процесса контактной точечной сварки по выплеску

Рассмотрен и описан метод регулирования контактной точечной сварки при таком дефекте как выплеск. Определена суть метода и параметры контактной точечной сварки.

3. Результаты исследований по сокращению выплесков и искр в процессе точечной контактной сварке

В данной статье рассмотрены проблемы точечной контактной сварки. Изучены причины образования выплесков. Для сокращения выплесков и искр авторами были подготовлены образцы из применяемых материалов и проведены над ними опытные сварочные работы по выбору оптимальных режимов сварки. По результатам проведенных опытов по количеству выплесков и по прочности сварного соединения, обоснованы оптимальные режимы точечной контактной сварки позволяющие максимально снизить выплески и искр. Даны рекомендаци.

Авторы:
Косимов Каримжан Зухриддинович
Абдулхакимов Шавкатбек Абдуллаевич
Тухтасинов Озодбек Улугбек Угли

Повышай знания с онлайн-тренажером от Автор24!

  • 📝 Напиши термин
  • ✍️ Выбери определение из предложенных или загрузи свое
  • 🤝 Тренажер от Автор24 поможет тебе выучить термины, с помощью удобных и приятных карточек

Нужна помощь с работой?

Более 1 000 000 студентов получили ответ на свой вопрос. Эксперты Автор24 помогут и тебе!

Результаты исследований по сокращению выплесков и искр в процессе точечной контактной сварке

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены проблемы точечной контактной сварки. Изучены причины образования выплесков. Для сокращения выплесков и искр авторами были подготовлены образцы из применяемых материалов и проведены над ними опытные сварочные работы по выбору оптимальных режимов сварки. По результатам проведенных опытов по количеству выплесков и по прочности сварного соединения, обоснованы оптимальные режимы точечной контактной сварки позволяющие максимально снизить выплески и искр. Даны рекомендации по повышению качества сварочных работ.

ABSTRACT

This article discusses the problems of spot welding. The reasons for the formation of splashes are studied. To reduce splashes and sparks, the authors prepared samples from the materials used and conducted experimental welding work on them to select the optimal welding conditions. According to the results of the experiments, the number of splashes and the strength of the welded joint, the optimal modes of spot resistance welding are substantiated to minimize splashes and sparks. Recommendations on improving the quality of welding work are given.

Ключевые слова: выплеск, режим, прочности соединения, точечной контактной, оцинкован, жесткий режим, панел, сварной точки, искр, капли, сила тока, давления, время сварки, время импульса тока, циклограммы.

Keywords: splash, mode, bond strength, pin contact, galvanized, hard mode, panel, weld point, sparks, droplets, current, pressure, welding time, current pulse time, cyclogram.

Постановка задачи. Для поднятия на новый уровень сотрудничества между производством и учебными заведениями со стороны АО «UzAuto Motors» был объявлен конкурс по теме «Сокращение выплесков и обеспечение безопасности рабочих при выполнении работ по контактной сварке в сварочных цехах предприятия». Решением этой проблемы занимались авторы настоящей статьи.

После изучения положения дел на сварочном цехе предприятия и с учетом создавшейся проблемы нами был разработан следующий план работы:

1. Изучение причин образования выплесков.

2. Подготовка образцов из применяемых материалов и проведение над ними опытных сварочных работ по выбору оптималных режимов контактной сварки.

3. На каждом этапе опытов анализировать полученные сварные точки по количеству выплесков и по прочности соединения.

4. По результатам проведенных опытов определить оптимальные режимы точечной контактной сварки, позволяющие максимально снизить выплески.

5. Разработать рекомендации по сокращению выплесков при точечной контактной сварке.


Рисунок 1. Пример образования выплесков в процессе точечной контактной сварки


Рисунок 2. Состояние панели после образования выплесков при контактной сварке

Результаты проведенных работ по сокращению выплесков при точечной контактной сварке листов и их анализ.

1. Изучение причин образования выплесков. После переговоров со специалистами предприятия «UzAuto Motors» был выбран сварочный цех где производятся сварка и сборка панели “Front floor”. Эту панель собирають из 8 сборочных единиц. При сборке этой панели детали сваривают из листов 2, 3, 4-х слоев. Материалы листов составляет сталь марок CR-2, CR-3, CR-4 толшиной 0,65; 0,8 и 1,0 мм. Часть этих стали оцинкована толщиной слоя 2. 6 мкм, другая часть не оцинкована.

Сварочный процесс производятся на жестких режимах. Точечные контактные машины, исползуемые при сварке и сборке панели, настроены на два режима и они долгое время остаются неизменными независимо от материала и толщины листов.

По этой причине в большенстве случаев при получении сварной точки выделяются в большом количестве выплески и искры. В результате они создают угрозу здоровью рабочих (рис. 1). Кроме того, выделившиеся из сварной точки капли жидкого металла привариваются на поверхности изготавливаемой панели (рис. 2). Это приводит к снижению качества поверхности собираемого сопряжения, а также вынуждает сварщиков дополнительно очищать поверхности панели, снижая производительности своих основных сварочных работ.

2. Подготовка образцов из применяемых материалов и проведение над ними опытных сварочных работ по выбору оптималных режимов контактной сварки. В процессе точечной контактной сварки режимы сварки является основной причиной образования выплесков. Поэтому были подготовлены образцы для проведения испытаний по выбору оптимальных режимов сварки в количестве по 72 штук каждой из 12 вариантов марок и толщин изпользуемых стальных листов (таблица-1).

Таблица 1.

Марка, толщина и количество образцов для проведения испытаний

Образцы

Оцинкованные стальные листы

Неоцинкованные стальные листы

п/п

Марка стали

Толшина, мм

Количество


Рисунок 3. Образцы, подготовленные для проведения испытаний

Результаты подсчетов показали, что в зависимости от марки, вида, толщины и количества образцов, из двух образцов, можно получить 78 вариантов сварного соединения. Исходя из этого было составлена таблица для проведения испытаний. Первые опыты проведены на существующих режимах, а последующие опыты проведены в режимах, которые приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Режимы точечной контактной сварки

Сварочный ток, кА

Сила сварочного давления, МПа

Время импульса тока,с

Опыты были проведены на сварочном цехе где производятся сварка и сборка панели “Front floor” и в заводской лаборатории испытания материалов.

3. На каждом этапе опытов анализировать полученные сварные точки по количеству выплесков и по прочности соединения. ого опыта Для определения количества выплесков каждая пара образцов листов до и после сварки были взвешаны на цифровых весах с точностью 0,01 граммов.

Таблица 3.

Общее количества выплесков

Общее количество выплесков, гр

Из проведенных опытов видно, что количество выплесков на опытах 4- и 5- на 90% уменьшилось в сопоставлении с существующим режимом (рис. 4).


Рисунок 4. Диаграмма уменьшения выплесков

Для проверки качества сварных точек все сварные соединения испытывались на прочность в разрывной машине (рис. 5). Эти испытания показали, что из 390 сварных соединений на 2- и 5-ом режимах по 5 сварные соединения, а на 4-ом режиме 1 сварное соединение не отвечали требованиям прочности. Все остальные сварные соединения отвечали требования прочности.



Рисунок 5. Процесс испытания сварных соединений на прочность и вид сварного соединения после разрыва

4. По результатам проведенных опытов определить оптимальные режимы точечной контактной сварки, позволяющие максимально снизить выплески.

Анализ результатов испытаний показал, что основной причиной выделения выплесков и искр во время точечной контактной сварки являятся большая сила тока и низкая сила давления для сжатия.

Кроме этого, сварные соединения получают из листов разных марок и видов стальных материалов, имеющих три разных типов толшины, от двух до четырех слоев, требующие более десятки вариантов режимов сварки, сваривают только на двух жестких режимах точеной контактной сварки. Особенно большом количестве выплесков и низкой прочности наблюдались при сварке оцинкованных стальных листов толшиной 0,65 мм с одними теми же листом и другими листами, из-за черезмерно большого сварного тока.

По результатам анализа испытаний для имеющегося условий сварочного цеха предложены оптимальные режимы сварки: Сила сварочного тока – 8,7 кА; сила давления сжатия – 3,0 МПа; время сварки – 0,30 с.; время импульса тока – 0,12 с., которые соответствуют 3-му режиму испытаний.

5.Разработать рекомендации по сокращению выплесков при точечной контактной сварке.

В результате проведенных визуальных наблюдений процесса точечной контактной сварки панелей кузова автомобилей, изготавливаемых в сварных цехах предприятия, и анализа результатов проведенных испытаний по выбору оптималного режима точечной контактной сварки, даны следующие рекомендации.

  1. Установленные режимы точечной контактной сварки должны соответствовать каждому виду, марке, толшине стального листового материала.
  2. При переоборудовании предприятия сварочные цеха предприятия должны быть оборудованы перспективными точечными контактными машинами, позволяющими регулировать на разные циклограммы и режимы сварки.
  3. При каждом получении с измененной маркой, толщиной и составом материала заготовки должны проводится коротковременные опыты для выбора оптимального режима точечной контактной сварки.
  4. При существующем процессе точечной контактной сварки на изучаемом участке режимы сварки должны быть смягчены с жесткого на более мягкий режим: сила тока с 9,7 кА на 8,7 кА; сила давления сжатия с 2,3 МПа на 3,0 МПа; время импульса тока с 0,12 с на 0,14 с.
  5. При получении многослойных (3-х и 4-х слойных) сварных соединений для сокращения выплесков должны быть увеличены на нужные величины сила давления сжатия и время импульса тока.

Список литературы:
1. Отчет о проделанной работе по хоздоговору между Андижанским машиностроительным институтом и АО «UzAuto Motors» по теме «Сокращение выплесков и искр, а также обеспечение безопасности рабочих при выполнении работ по контактной сварке в сварочных цехах». Андижан.- 2019. – 63 С.

Контактная сварка

Контактная сварка это процесс образования неразъемных соединений конструкционных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия.

Разновидности процесса контактной сварки

Точечная сварка

Точечная сварка способ контактной сварки, при котором детали свариваются по отдельным ограниченным участкам касания (по ряду точек).

Точечная контактная сварка

При точечной сварке детали 1 собирают внахлестку, сжимают между электродами 2, к которым подключен источник электрической энергии 3 (например, сварочный трансформатор). Детали нагреваются при кратковременном прохождении сварочного тока до образования зоны взаимного расплавления деталей 4, называемой ядром. Нагрев зоны сварки сопровождается пластической деформацией металла в зоне контакта деталей (вокруг ядра), где образуется уплотняющий поясок 5, надежно предохраняющий жидкий металл от выплеска и от окружающего воздуха. Поэтому специальной защиты зоны сварки не требуется.

После выключения тока расплавленный металл ядра быстро кристаллизуется, и образуются металлические связи между соединяемыми деталями. Таким образом, образование соединения при точечной сварке происходит с расплавлением металла.

Шовная сварка

Шовная сварка способ получения герметичного соединения (шва) путем образования ряда перекрывающихся точек.

Шовная сварка

Подвод тока и перемещение деталей осуществляют с помощью вращающихся дисковых электродов – роликов 2. Как и при точечной сварке, детали 1 собирают внахлестку и нагревают кратковременными импульсами сварочного тока от источника 3 в результате чего образуется ряд перекрывающихся точек 4.

Рельефная сварка

Рельефная сварка

При этом на поверхности одной из деталей 1 предварительно формируют выступ – рельеф, который ограничивает начальную площадь контакта деталей. В результате в этой зоне повышаются плотность тока и скорость тепловыделения. При нагреве рельеф постепенно деформируется; на определенной стадии процесса сварки формируется ядро, как при обычной точечной сварке. Сжатие деталей 1 и подвод к ним сварочного напряжения осуществляется при помощи плит 2.

Стыковая сварка

Стыковая сварка способ контактной сварки, когда детали соединяются по всей площади касания (по всему сечению).

Стыковая сварка

Детали 1 закрепляют в токоподводящих зажимах 2 и 4, один из которых (4) подвижен и соединен с приводом усилия сжатия машины. Напряжение к деталям подают от источника 3.

При стыковой сварке сопротивлением детали предварительно сжимают усилием и включают в сеть сварочный трансформатор. По деталям протекает сварочный ток, и происходит постепенный нагрев стыка деталей до температуры, близкой к температуре плавления. Затем сварочный ток выключают и резко увеличивают усилие осадки деталей, которые деформируются в стыке. При этом из зоны сварки частично выдавливаются поверхностные пленки, формируется физический контакт, и образуется соединение.

При стыковой сварке оплавлением вначале на детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают. При соприкосновении деталей в отдельных контактах вследствие большой плотности тока металл контактов быстро нагревается и взрывообразно разрушается. Нагрев торцов деталей происходит за счет непрерывного образования и разрушения контактов – перемычек. К концу процесса на торцах образуется сплошной слой жидкого металла. В этот момент резко увеличивают скорость сближения и усилие осадки F деталей; торцы смыкаются, большая часть жидкого металла вместе с поверхностными пленками и частью твердого металла выдавливается из зоны сварки, образуя утолщение – грат. Сварочный ток выключается автоматически во время осадки деталей. Для более равномерного нагрева деталей по сечению и получения однородных свойств соединений в ряде случаев до начала оплавления торец подогревают током способом сварки сопротивле­нием.

Шунтирование тока. Шунтирование тока проявляется в протекании части тока вне зоны сварки, например, через ранее сваренные точки при двухсторонней точечной сварке или через одну из деталей при односторонней сварке, при шовной сварке, при стыковой сварке изделий замкнутой формы. Шунтирование в значительной мере нарушает симметрию электрического поля и может привести к уменьшению плотности тока. Токи шунтирования обычно снижаются в процессе сварки за счет нагрева шунта и снижения сопротивления электрод-электрод.

Шунтирование тока

Роль пластической деформации

Пластическая деформация металла вызывается как внешними, факторами – усилием со стороны электродов, так и внутренними – напряжениями, возникающими при несвободном расширении металла зоны сварки. При точечной, шовной, рельефной и стыковой сварке сопротивлением пластическая деформация металла присутствует на протяжении всего процесса сварки: от формирования холодного контакта до проковки соединения. При сварке оплавлением деформация происходит на этапе предварительного подогрева и осадки.

Основная роль пластической деформации при точечной, шовной и рельефной сварке заключается в формировании электрического контакта, в образовании пластического пояса для удержания расплавленного металла от выплеска и ограничения растекания сварочного тока во внутреннем контакте, в уплотнении металла на стадии охлаждения.

Основная роль пластической деформации при стыковой сварке заключается в удалении оксидов для образования металлических связей в стыке (второй этап цикла сварки) и электрических контактов (преимущественно в течение первого этапа нагрева). Деформация вызывается действием усилия сжатия, создаваемого приводом сварочной машины. Для образования начального электрического контакта достаточно небольшого давления, при котором происходит микропластическая деформация рельефа поверхности торцов. Для удаления оксидов и образования связей требуется относительно большая объемная пластическая деформация деталей. При стыковой сварке в большинстве случаев используется свободная схема объемной деформации, при которой металл течет без какого-либо внешнего ограничения. В процессе стыковой сварки о величине деформации судят по укорочению деталей, вызванному осадкой.

Дефекты соединений и причины их образования при контактной сварке

Основными дефектами при точечной, шовной и рельефной сварке являются:

  • Непровары – проявляется в виде полного отсутствия или уменьшения литого ядра, а также при частичном или полном сохранении оксидной пленки или плакирующего слоя в контакте деталь-деталь; выплески, несплошности зоны сварки (трещины, раковины), снижение коррозионной стойкости соединений, неблагоприятные изменения структуры металла. Общая причина непровара – изменение параметров режима сварки (снижение тока и времени сварки, увеличение усилия сжатия и диаметра электродов), а также других технологических факторов (малая нахлестка, расстояние между точками, большие зазоры), приводящие к снижению плотности тока (тепловыделения).
  • Выплески – это выброс части расплавленного металла из зоны сварки. Выплески разделяют на наружные (из области контакта электрод-деталь), внутренние (между деталями), начальные (на I этапе формирования соединения) и конечные (на II этапе). Общая причина появления этого дефекта состоит в отставании скорости деформации от скорости нагрева.
  • Несплошности зоны сварки: наружные и внутренние трещины, раковины. Трещины являются горячими и образуются преимущественно в температурном интервале хрупкости.
  • Снижение коррозионной стойкости соединений – возникает в результате переноса части электродного металла на поверхность вмятины и может вызвать усиленную коррозию в этой части соединения.
  • Неблагоприятные изменения структуры металла сварного соединения – возникают как следствие термодеформационного цикла сварки.

Основные дефекты стыковой сварки:

  • Непровар – полное или частичное отсутствие металлической связи. Причина непровара – наличие в стыке оксидов или недостаточный нагрев торцов.
  • Искривление волокон в области стыка обычно наблюдается при чрезмерной осадке.
  • Расслоения и трещины (обычно продольные горячие) возникают также при чрезмерной осадке.
  • Дефекты структуры (крупное зерно, загрязнение стыка неметаллическими включениями, снижение содержания легирующих элементов в стыке и т. п.) – могут быть вызваны перегревом металла, окислением при сварке, выгоранием легирующих элементов.

Области применения процессов контактной сварки и основные проблемы

Точечной и шовной сваркой обычно соединяют детали толщиной 0,5-6 мм. Толщина свариваемых деталей может быть одинаковой или различной. Материал деталей может быть однородным или разнородным. Если герметичность не требуется, то применяют точечную сварку. Прочноплотные соединения выполняют шовной сваркой.

При ограниченном доступе к месту сварки применяют односторонний подвод тока. Для повышения производительности и уменьшения коробления используют многоточечную сварку.

Сваркой сопротивлением обычно соединяют детали небольшого, как правило, круглого, сечения (например, из низкоуглеродистых сталей не более 200 мм 2 ).

Сваркой непрерывным оплавлением сваривают детали сечением до 1000 мм 2 (из низкоуглеродистой стали) и детали большого периметра (трубы, листы и др.).

Оборудование и приспособления

Для машин общего назначения ГОСТ 297—80 устанавливает, в частности, следующие основные параметры.

  • Наибольший вторичный ток. Это ток, который проходит во вторичном (сварочном) контуре при его коротком замыкании на максимальной ступени регулирования при номинальных значениях раствора и вылета сварочного контура.
  • Номинальное и (или) наименьшее и наибольшее усилия сжатия электродов - для точечных, шовных и рельефных машин.
  • Требования к геометрическим параметрам электродов и консолям машины (размеры контура относятся к наиболее важным параметрам машины; контуры состоят из жестких и гибких токоведущих элементов, которые соединяют вторичные витки сварочного трансформатора с оснасткой машин).

Оснастка машин включает консоли, электрододержатели, электроды, токоподводящие губки и другие элементы, размеры и конструкция которых может меняться в зависимости от конструкции изделия. На этих элементах иногда устанавливают приспособления, фиксирующие или поддерживающие свариваемые, детали, загрузочные или съемные механизмы. Вторичный контур характеризуется такими параметрами:

  • активное сопротивление;
  • индуктивное сопротивление;
  • полное сопротивление в режиме короткого замыкания.

В состав точечных, рельефных, шовных, подвесных и многоэлектродных машин входят приводы сжатия. В период протекания сварочного тока эти приводы формируют на электродах постоянное или изменяющееся во времени сварочное усилие. В необходимых случаях такие приводы создают на электродах усилие предварительного обжатия (до включения тока) и ковочное усилие (после выключения тока), превышающие уровень сварочного усилия. В большинстве машин приводы сжатия являются пневматическими, реже – пружинными.

Привода вращения роликов шовных машин – обеспечивают передвижение свариваемых деталей на шаг точек. Вращение роликов может быть непрерывным и прерывистым. Приводным может быть один из роликов, а в некоторых случаях крутящий момент передается сразу на оба ролика.

Электроды для точечной сварки и ролики для шовной сварки состоят из: рабочей части, части, обеспечивающей соединение с машиной, и средней (основной) части. Рабочая часть обеспечивает непосредственный контакт (электрический и механический) электрода со свариваемыми деталями и имеет рабочую поверхность, форма и размеры которой являются важной технологической характеристикой электрода (ролика). В настоящее время наиболее распространены две формы рабочей поверхности: плоская (цилиндрическая у роликов) и сферическая. Основной функцией электродов и роликов является подвод тока к деталям и передача к ним сварочного усилия. Внутренняя часть большинства электродов для точечной сварки имеет канал для подачи охлаждающей воды. Внутри охлаждающего канала находится трубка, по которой поступает вода.

Электрод для точечной сварки

Параметры режима контактной сварки

В зависимости от роли процессов тепловыделения и теплоотвода различают жесткие и мягкие режимы сварки.

Жесткий режим характеризуется высоким значением сварочного тока и малым временем сварки. Жесткий режим характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения. Такие режимы применяют при сварке материалов, обладающих высокой теплопроводностью и малым удельным электрическим сопротивлением.

Мягкие режимы характерны значительной длительностью протекания тока относительно малой силы. При этом происходит значительный теплообмен внутри деталей и с электродами.

Цикл контактной точечной и рельефной сварки состоит из предварительного сжатия, нагрева и проковки.

При сварке сопротивлением основными параметрами режима являются сварочный ток, или плотность тока, время протекания тока, начальное усилие сжатия и усилие осадки, укорочение деталей при сварке, установочная длина (начальное расстояние между внутренними краями токоподводов).

Основные параметры режима при сварке оплавлением: скорость оплавления, плотность тока при оплавлении, припуск на оплавление, время оплавления, величина осадки и ее скорость, длительность осадки под током, величина осадки под током, усилие осадки или давление осадки, установочная длина детали. Задают также напряжение холостого хода машины и программу его изменения.

Типовой технологический процесс производства сварных узлов состоит из таких операций:

Читайте также: