Название: Технология конструкционных материалов - методические указания (Н.В. Плотникова)

Жанр: Технические

Просмотров: 970


2.2. выбор вида, размера соединений и способа точечной сварки

 

При точечной сварке соединяются листы, собранные внахлест, или стержни. Так как необходимое давление быстро возрастает с увеличением толщины деталей, а прочность электродов, передающих давление, ограничена, точечная сварка применяется в основном для деталей небольшой толщины, не более 7 мм.

Толщина свариваемых деталей может быть одинаковой или разной, при этом соотношение толщин деталей не должно быть больше чем 1:3.

При любом способе сварки требуются очистка свариваемых поверхностей от загрязнений и окалины, которые существенно увеличивают сопротивление контакта, а также тщательная сборка деталей с возможно более плотным прилеганием их друг к другу. Наличие зазоров приводит к потере давления осадки за счет уплотнения листов; при этом давление на точку окажется меньше требуемого, что снижает ее прочность.

Как правило, в сварном соединении располагается множество точек.

Самой прочной является первая точка, а каждая следующая менее прочная, так как в первой происходит шунтирование тока, а также потери давления.

Размеры точечных соединений характеризуются следующими параметрами (табл. 2.1):

d – диаметр литой зоны точки;

а – ширина нахлестки;

t – расстояние между точками в ряду – шаг.

Точки диаметром d не должны размещаться ближе чем на 1, 5 d от края детали во избежание выдавливания горячего металла.

где U – расстояние точек от края, мм;

       d – диаметр точки, мм.

Точечная сварка всегда начинается с предварительного сжатия деталей для обеспечения хорошего контакта.

 

Таблица 2.1

 

Рекомендуемые размеры точечных соединений

низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Толщина одной детали S, мм

Минимальная нахлестка а, мм, при однорядном шве

Диаметр литого ядра точки d, мм

Минимальный шаг при точечной сварке t, мм

Минимальный шаг при шахматном расположении шва

 t, мм

0,3

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

6

8

12

17

21

28

34

42

48

2,5–3,5

3,0–4,0

4,0–5,0

7,0–8,5

9,0–10,5

12,0–13,5

14,0–16,0

16,0–18,0

18,0–20,0

8

10

14

21

28

38

50

60

70

7

8

12

20

26

38

47

55

 

Детали нагреваются теплом, выделяющимся в контакте и в них самих. Наиболее интенсивно нагревается столбик dэ (рис. 2.2), где наибольшая плотность тока, и особенно – слои деталей, прилегающие к контакту, так как с ростом температуры растет их удельное электросопротивление. В результате металл плавится, образуя чечевицеобразную точку. Ее жидкое ядро удерживается окружающим кольцом уплотненного продеформированного металла. Если мало давление Р или слишком быстрый нагрев, и кольцо не успело образоваться, или слишком сильный нагрев, и кольцо не может удержать большой объем жидкого ядра, то возможен выплеск – частичный выброс жидкого металла. Размеры ядра (его диаметр d и проплавление 2h), определяющие прочность соединения, зависят от температурного поля, а следовательно, от технологических параметров процесса: толщины свариваемых листов S, диаметра электрода dэ, усилия Р, электрических параметров.

Диаметр ядра d приближенно зависит от толщины деталей следующим образом (для S > 0,5 мм):

где S – толщина в мм более тонкой из свариваемых деталей.

Обычно он близок к диаметру контактной поверхности dэ и составляет 0,5…20 мм.

Структура зоны шва определяется составом металла, условиями его нагрева и пластической деформации.

Структура точки формируется при кристаллизации жидкого металла. При этом теплоотвод в толщину деталей приводит к формированию столбчатой структуры в ядре. В результате усадки в ядре возможно образование усадочной рыхлости и раковин.

Давление электродов, если оно достаточно велико, вызывает пластическую деформацию в кристаллизующемся ядре и уплотняет его.

В околошовной зоне, не расплавляющейся при сварке, под действием высокой температуры Т (Т < Тпл) и давления могут происходить как процессы наклепа, закалки (упрочнения), так и разупрочнения. Это зависит от состава стали, ее теплофизических свойств и от технологических параметров. Ширина околошовной зоны (зоны термического влияния) тем больше, чем мягче режим, т. е. чем длительнее нагрев при сварке.

Свариваемость – это способность металлов и сплавов образовывать между собой соединение удовлетворительного качества (бездефектное, достаточно прочное и др.) при определенном способе сварки и типичных режимах.

Свариваемость большинства металлов и сплавов при контактной сварке зависит от состава, физических свойств свариваемых металлов (теплопроводности, температуры плавления, прочности, способности образования тугоплавких окислов и др.), а также от особенностей технологии данного способа сварки.

Малоуглеродистые стали свариваются хорошо, так как их относительно высокое удельное электросопротивление и хорошая пластичность позволяют использовать небольшие плотности тока и давления.

Увеличение содержания углерода ухудшает свариваемость, так как уменьшается тепло- и электропроводность стали, возможно образование закалочных структур при быстром охлаждении, выше твердость и прочность, т.е. требуется большее усилие осадки.