Технология стыковой сварки - Страница 2

Стыковая сварка - Технология стыковой сварки

Подробности

 

 

 

Стыковая сварка
   

Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и другие детали. Разновидности стыковой сварки

 

 

Различают стыковую сварку сопротивлением, непрерывным и прерывистым (импульсным) оплавлением, а также сварку оплавлением в подогревом.

При сварке сопротивлением ток включается после закрепления деталей в электродах и их сжатия. Ток и давление при нагреве могут изменяться по определенной программе или быть постоянными.

Локальность нагрева и деформации в стыке достигаются малым начальным (1—3 кгс/мм2) и большим конечным давлением.

При сварке оплавлением закрепленные в зажимах детали сближаются под напряжением с постоянной или возрастающей. Возникающие электрические контакты-перемычки разрушаются при плавлении взрывообразно с выбросом паров и частиц металла и образованием на торцах небольших кратеров с расплавом. Избыточное давление паров металла и обновление торцов снижают интенсивность окисления расплава. После определенного укорочения (оплавления) деталей и образования на их торцах достаточно равномерного слоя расплава детали сжимаются с большой скоростью и расплав о окислами и перегретый металл около стыковой зоны деформируются, образуя грат.

Возможно оплавление с периодическим возбуждением дуги искровым разрядом или оплавление при повышенных в 3—4 раза напряжениях, форсирующих образование дуг при разрыве контактов. Кратковременно горящая дуга повышает температуру расплава на торцах с выравниванием их поверхности.

Коэффициент использования тепла при оплавлении повышают программированием U2о или U20 одновременно.

При сварке импульсным оплавлением закрепленные в электродах детали сближаются под напряжением б медленно нарастающей скоростью при колебательном движенииамплитудой 0,3—1,0 мм и частотой 3—35 Гц. Периодическое повышение увеличивает длительность существования контактов в твердом состоянии, вызывая их частичное поверхностное плавление, а снижении ускоряет выброс расплава без образования глубоких кратеров и больших потерь тепла с выброшенным металлом.

Длительность импульсов тока в начале достигает 0,5, а пауз — одного периода. По мере прогрева паузы уменьшаются, средняя величина тока растет. Перед осадкой ток протекает без пауз. По сравнению

е оплавлением при низких напряжениях средний ток увеличивается в несколько раз, в 10—15 раз уменьшается необходимая для возбуждения оплавления мощность W, в 4—5 раз уменьшается припуск на оплавление. Импульсное оплавление локализует нагрев и расширяет высокотемпературную зону, предупреждая этим быструю кристаллизацию расплава.

При сварке оплавлением | подогревом в машине детали могут периодически сближаться со скоростью 5—6 мм/с и кратковременно (0,5—4 с) сжиматься под током при небольшом давлении (0,3—0,8 кгс/мм2) или нагреваться импульсами тока при программировании давления. После подогрева до определенной температуры детали оплавляются и осаживаются. Подогрев, расширяя зону нагрева и замедляя кристаллизацию расплава, уменьшает требуемую W, конечную и ШЯ Оплавление после подогрева осуществляется с постоянной или нарастающей по определенной программе скоростью, заметно меньшей в начале, чем скорость сближения при подогреве или равной ей.

Сварку сопротивлением производят с большими (100 — 200 А/мм2) или умеренными (25 — 100 А/мм2) плотностями тока /с. Большие токи при небольшом давлении обеспечивают быстрый нагрев металла и направленную деформацию | в стыке (рис. 52, а). Так сваривают

детали небольшого сечения без защитной среды при || = 150 — 200 А/мм2. При меньших /с соединение имеет более плавное очертание (рис. 52, б). Стали при /с до 100 А/мм2 и медь до 120 А/мм2 сваривают после тщательной подгонки торцов и при специальных схемах деформации или в защитной среде. Детали большого сечения сваривают в защитных средах, вакууме, после специальной подготовки в схемах всестороннего напряженного сжатия или при закладывании пластичных прокладок.

Формирование соединения и его прочность

Окисление при стыковой сварке предупреждается или значительно уменьшается защитными средами, уменьшением длительности и расширением зоны нагрева, а также перегревом расплава при оплавлении на его конечной стадии (см. 1 2).

Схемы стыковой сварки сопротивлением (а, б) и оплавлением (в — начальная, г — промежуточная, д — конечная стадии), а также макроструктура стыка, сваренного оплавлением.

В стыке деталей из низкоуглеродистой стали, сваренном сопротивлением, зерно крупнее, чем в самом металле. Сварка в углеводородной среде сопровождается науглероживанием стыка, а на воздухе — обезуглероживанием и скоплением феррита с мелкими окислами. После сварки оплавлением стык углеродистых сталей имеет плохо травящийся металл (рис. 52, е), который образуется в результате особых условий деформации и охлаждения расплава и металла, находящегося в двухфазном состоянии.

Быстрая осадка, уменьшая окисление и предупреждая кристаллизацию расплава, способствует хорошему взаимодействию частиц соединяемых поверхностей. Расплав на торцах (рис. 52, б), спрессовываясь, заполняет неровности и, утончаясь, частично вытесняется на поверхность (рис. 52, г, д). С увеличением осадки измельчается зерно стыка и перегретой зоны, растет площадь сварки и дробятся окислы, если они возникли и наклёпывается металл. Светлая полоска или скопления карбидов в стыке не ухудшают его прочности, хотя пластичность соединений из-за особых условий его деформации при осадке понижается. Строчечность и другие дефекты стали, мало меняя прочность, заметно понижают пластичность.

Равномерный слой расплава и защитные среды позволяют существенно уменьшить величину осадки. Газовая среда около торцов при интенсивном оплавлении углеродистой стали содержит только 0,3—1% кислорода и 0,5—2% СО и С02. Оплавление в камерах или в электропроводных флюсах уменьшает окисление, однако это усложняет процесс.

При сварке некоторых материалов (например, низкоуглеродистых хромистых сталей с 15—25% Сг) возможны структурные изменения с порчей границ зерен, не устраняемые термообработкой, или насыщение нагретого металла газами. Обычно неблагоприятен как длительный нагрев, снижающий свойства из-за перегрева, так и кратковременный, приводящий к появлению закалочных структур.

Часто у деталей большого компактного сечения перегрев предупреждают охлаждением водой после сварки, а повышение твердости тонких полос замедленным охлаждением.

Выбор разновидности сварки

Наиболее широко применяют сварку оплавлением. Сваркой сопротивлением из-за возможного окисления при нагреве соединяют детали из низкоуглеродистой стали сечением до 200 мм2 и меди до 100 мм2 (стержни, бруски и др.).

Детали большего сечения сваривают после специальной подготовки или при схемах всестороннего сжатия с переменным усилием или с программированием тока.

Непрерывным оплавлением сваривают детали компактного сечения до 1000 мм2, а также листы и трубы до 10 000 мм2. При программировании напряжения и использовании регуляторов возможна сварка деталей компактного сечения до 20 000 мм2. Подогрев, снижая требуемую мощность, позволяет сваривать изделия из закаливающихся сталей площадью до 25 000 мм2. Импульсным оплавлением сваривают детали компактного сечения площадью до 400 000 мм2 и более.?

Подготовка к сварке

Подготовка предусматривает конструктивное оформление деталей, правку, обработку концов и очистку контактных участков. Оплавлением хорошо свариваются специально подготовленные детали (рис. 53, а). Кольцевой выступ при сварке сопротивлением (рис. 53, б) локализует нагрев, изолирует поверхность стыка от доступа кислорода. У труб