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

Жанр: Технические

Просмотров: 1048

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

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.