litceysel.ru
добавить свой файл
1
Лабораторная работа 4



Контактная электрическая сварка


При контактной электрической сварке ток проходит от одного электрода к другому через толщу соединяемых деталей. В месте контакта соединяемых частей металла за счет повышенного электро­сопротивления происходит местный разогрев. При приложении давления разогретые места свариваются.

тепловая энергия, выделяемая электрическим током, выра­жается формулой:

Q = 0.24 I2 RT [2]

где: I – сила тока; R – сопротивление контакта;

T – время протекания тока.


Основными видами контактной сварки являются: стыковая, точечная и шовная (см. рис.11).

Точечная контактная сварка, при которой соединение эле­ментов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, проводящих ток и передающих усилие сжатия, служит для соединения листов в нахлестку, путем сварки в отдельных точках.

В процессе сварки изделия предварительно сжимают между водоохлаждаемыми медными электродами до давления 20 – 100 МПа. Затем включают ток. Время сварки составляет 0,04 - 1,5 с. Сварочный ток изменяется от 5000 до 30000 А. Значения этих параметров режима зависят от свойств свариваемого металла, толщины листов.



а) б) в)

Рис. 11 Схемы основных видов контактной электрической сварки:

а – стыковая; б – точечная; в – шовная; 1) свариваемые детали; 2) элертроды; 3) сварочный трансформатор.


Диаметр электродов принимается в зависимости от толщины свариваемых листов и состава металла.

В среднем для стали:

Dэ = (1,5…2,0) S + 3 (мм)

где S – суммарная толщина свариваемых листов, мм.


Диаметр сварной точки принимается равным:

Dт = (0,9…1,2) Dэ, мм

При контактной сварке сопротивлением режим включает силу тока Jсв, определяемый по плотности тока j, продолжительность нагрева tсв и усилие осадки Рос, рассчитываемое по давле­нию р. Рекомендуемые значения j и tсв в зависимости от пло­щади свариваемых стержней даны в табл. 8. Давление осадки для низкоуглеродистой стали р =10...30 МПа, для цветных металлов 3…15 МПа.


Таблица 8

Плотность тока j и продолжительность нагрева tсв при сварке сопротивлением стержней из углеродистой стали сечением s


s, мм2

j, А/мм2

tсв, с

25

200

0,6

50

160

0,8

100

140

1,0

250

90

1,5


Для низкоуглеродистой стали рекомендуемые значения плотности тока j и давления р составляют j = 10…30 А/мм2, р = 60... 80 МПа.

При контактной точечной сварке низкоуглеродистых ста­лей в зависимости от толщины свариваемых элементов применяются «жесткие» (δ < 4 мм) и «мягкие» (δ > 4 мм) режи­мы. Рекомендуемые значения j, p, tсв составляют: при «жест­ких» режимах j = 300...600 А/мм2, р = 15...70 МПа, tсв = 0,8…1,1 с, при «мягких» режимах j = 160 А/мм2, р = 100...120 МПа, tсв = 2,5…3 с.


Характеристики машин для точечной промышленной сварке представлены в приложении.

Точечной сваркой можно сваривать листовые заготовки одинаковой или разной толщины, пересекающиеся стержни, листовые заготовки со стержнями или профильными заготовками (уголками, швеллерами, таврами и т.п.), заготовки из разнородных металлов, из сталей различных марок (углеродистой, легированной, коррозионностойкой, жаропрочной и др.), а также из цветных металлов и их сплавов. Толщина каждой из заготовок, соединяемых точечной сваркой, может быть от сотых долей миллиметра (микроэлектроника) до 30 мм (вагоностроение).

Подготовка поверхности заготовки


Цель подготовки поверхности деталей под точечную контактную сварку - удалить загрязнение и неравномерную исходную окисную пленку. Без соблюдения этих условий невозможно обеспечить качественную сварку.

В общем случае подготовка поверхности деталей под точечную сварку включает:

удаление масла, маркировочной краски и других загрязнений;

удаление окисной пленки;

промывку, сушку и контроль качества состояния поверхности.
Стальные детали из холоднокатаного металла, как правило, сваривается без удаления исходной оксидной пленки.

Детали из конструкционных горячекатаных сталей или холоднокатаных, прошедших термообработку, подвергают механической, дробеструйной обработке поверхности, химическому травлению. На деталях из алюминиевых и магниевых сплавов исходную окисную пленку снимают химическим методом.

Сборка изделий и их прихватка. Важнейшие условия сборки, обеспечивающие достижение высокого качества точечной сварки, реализуются при минимальных зазорах между соединяемыми деталями. При больших зазорах возрастает вероятность образования дефектов (прожоги, выплески и др.).

Как правило, прихватка деталей при сборке производится точечной сваркой на стационарных машинах. Тонколистовые детали сложной формы и больших размеров прихватывают с помощью передвижных (подвесных) контактных машин или различными способами дуговой сварки плавлением.


Для повышения точности и качества сварных узлов и увеличения производительности прихватку целесообразно производить в сборочных и сборочно-сварочных приспособлениях.




а б


Рис. 12 Примеры условного обозначения на чертеже сварных

соединений, полученных точечной контактной сваркой:

а) одноточечное соединение,

б) многоточечное соединение





Рис. 13 Сечение сварной точки: d – расчетный диметр литого ядра; S, S1 – толщина заготовок; h, h1 – величина проплавления; g, g1 – глубина вмятины.





Рис. 14 Нагрузочные характеристики.


Контроль сварных соединений. Контроль сварных соединений осуществляют с разрушением и без разрушения соединений.

Контроль сварных соединений с разрушением проводят путем испытания технологических образцов и выборочных испытаний сварных изделий. Простота и наглядность результатов послужили причиной применения в промышленности контроля с разрушением.

При точечной сварке листовых конструкций изготавливают несколько типов образцов (рис. 15). Технологические образцы должны соответствовать свариваемым деталям по марке материала, сочетанию свариваемых толщин, шагу сварных точек и др.

Образцы типа «а» разрушают в тисках посредством молотка и зубила.

Образцы типа «б» используют для механических испытаний на срез.

Образцы типа «в» - для механических испытаний на отрыв.

По результатам разрушения образцов определяют диаметр литой зоны сварной точки дт и механические свойства сварных соединений.




а б в

Рисунок 15. Образцы для контроля сварных соединений с разрушением: а) для микроанализа; б) для механических испытаний на срез; в) для испытаний на отрыв.


Таблица 9


Виды дефектов при контактной сварке


Наименование дефекта


Причина дефекта

Непровар (отсутствие или малые размеры литого ядра)

Недостаточная сила тока или время его
протекания, плохая сборка или очистка
заготовок, завышена контактная поверхность
электродов или давление

Пережог (большая зона термического влияния), наружные выплески

Плохая очистка заготовок, включение тока при
недостаточном усилии на электродах,
завышены сила тока и время его протекания, не
счищены электроды

Трещины и раковины в ядре точки

Недостаточны время включения тока, время проковки и усилие на электродах, плохая зачистка заготовок

Хрупкость сварного соединения

Интенсивное охлаждение места сварки в результате недостаточного времени включения тока или завышенного времени пребывания детали под электродами после выключения тока

Глубокие вмятины на поверхности заготовок

Завышены сила тока или время его протекания,
недостаточны размеры контактной
поверхности электродов

ЗАДАНИЕ

  1. Изучить методические указание и требования по технике безопасности при работе на машине Мт-604.


  2. Подготовить и сварить образцы при различных режимах точечной сваркой для испытания на срез и определить τср.



Ориентировочно параметры режима контактной точечной сварки можно установить по эмпирическим данным в зависимости от толщины свариваемых деталей.

Jсв = 6500 S, А P = (1500 – 2000) S, H

tсв = (0,2 – 0,4) S, c dэ = (2S + 3), мм

S – толщина наиболее тонкой заготовки, мм

Таблица 10

Режимы сварки и результаты испытаний сварных образцов





Режим сварки

Диаметр ядра точки,

мм

Разрывное

усилие N, Н

min толщина заготовки S, мм

Напряжение среза τср

Наличие дефектов

Jсв,

А

tсв,

с

Р,

Н

dэ,

мм

1


























2

























































n































  1. Полученные данные занести в таблицу. Проанализировать влияние Jсв, tсв и Р на качество сварки. Построить графическую зависимость N = f(τср).

  2. Оформить отчет и сделать выводы.