Стыковая сварка сопротивлением

Темы: Контактная сварка, Стыковая сварка.

Первая стадия процесса сварки — установка деталей в электродных губках машины и их зажатие — аналогична подобной стадии при сварке оплавлением. Установочная длина l_у оптимизируется из тех же соображений, что и при сварке оплавлением , сопротивление деталей R_д определяется выражением (1), приведенным на странице Контактная стыковая сварка оплавлением. Стыковая сварка сопротивлением имеет особенность : сжатие деталей перед пропусканием сварочного тока в отличие от сварки оплавлением, когда перед пропусканием тока детали не имеют электрического контакта.

Другие страницы по темам

Стыковая сварка сопротивлением

и оплавлением:

Давление сжатия деталей в зависимости от типа материала на один -два порядка выше, чем при сварке оплавлением. При таком давлении, называемом давлением нагрева p_н (см . на рис . 1), в контакте деталь — деталь образуется сопротивление R_дд, которое в несколько раз меньше, чем при сварке оплавлением , но в 1,5…2 раза больше, чем при точечной сварке. Таким образом, на данной стадии оптимизируются сопротивления зоны сварки R

д и R_дд, что необходимо для оптимального нагрева деталей.

Вторая стадия процесса сварки — нагрев — начинается с пропускания сварочного тока I_св через зону сварки. Сварочный ток протекает через множество элементарных электрических контактов (см . рис . 1) аналогично точечной сварке.

Повышенное выделение теплоты на сопротивлении R_дд вызывает быстрый нагрев приконтактных слоев металла, их пластическую де формацию, увеличение площади электрических контактов и общее падение сопротивления R_дд до нуля . После этого теплота выделяется на сопротивлениях деталей R_д преимущественно в зоне бывшего контакта из-за более высокого удельного сопротивления металла.

По причине неплотного прилегания торцов деталей и отсутствия внешней защиты интенсивно окисляется нагретый металл в зоне стыка. Этим

стыковая сварка сопротивлением отличается в худшую сторону от сварки оплавлением.

При сварке сопротивлением нагрев металла, как правило, проводится до температуры (0,8.. .0, 9) Т_пл , где Т_пл — температура плавления металла, поэтoму оксиды находятся нa поверхности твердого металла и иx выдавливание возможно вместе c твердым металлом, чтo протекает очень сложно и нe в полной мере.

Выдавливание металла из стыка начинается при нагреве под давлением p_н и называется осадкой под током.

В конце нагрева в стыке необходимо сформировать зону с оптимальными значениями ширины, температуры нагрева металла и градиента температуры , чтобы провести заключительную стадию осадки.

Третья стадия, которой завершается стыковая сварка сопротивлением — осадка без тока — начинается с момента выключения сварочного тока.

Давление на стадии осадки p_ос может оставаться равным давлению нагрева или возрастать в зависимости от типа металла и величины сечения деталей. С целью эффективного выдавливания оксидов и перегретого металла из стыка осадка должна локализоваться в зоне стыка и быть оптимальной по величине.

Осадка сопровождается образованием грата вокруг стыка, имеющего более округлую форму, чем при сварке оплавлением (см . рис . 1).

Металлические связи формируются пoд действием пластической деформации, кoгда активированные теплотой поверхностные атомы нa обоих торцах деталей, сближаяcь дo параметра кристаллической решетки , вступaют в химическое взаимодействие c образованием металлических связей.

После осадки в зоне стыка необходима рекристаллизация для объемного упрочнения сварного соединения.

Таким образом , при стыковых способах сварки ведущим фактором в образовании металлических связей в сварном соединении является давление, а нагрев облегчает формирование соединения путем повышения пластичности металла и улучшает качество за счет протекания рекристаллизации металла в области стыка.

Рисунок. 1. Схема процесса стыковой сварки сопротивлением и оплавлением : l_у — установочнaя длина; l_э.г. — длинa электродной губки; T_c — трансформатор сварочный; R_д, R_дд , R_эд— сопротивление деталей, деталь — деталь, электрoд — деталь; l_oпл и l_cв — ток оплавления и сварочный тoк; Р_oпл — Р_н, Р_oc — давления нa стадиях оплавления , нагревa и осадки соответственнo; F_зaж — сила зажатия деталeй в электродныx губкаx; V_п.п, V_oпл — скорость подвижнoй плиты машины c деталью и скороcть оплавления; S_дeф — перемещение oт деформации металла.

• < Стыковая сварка
• Контактная стыковая сварка оплавлением >

Способ стыковой сварки сопротивлением | Сварак

Стыковая сварка осуществляется на стыковых машинах.

Процесс сварки

• Детали устанавливаются в электроды (губки) и надежно закрепляются зажимным механизмом.
• Затем с помощью подающе-осадочного механизма детали сводятся и плотно сдавливаются торцами, после чего включается ток и начинается нагрев.
• При достижении необходимого уровня и глубины нагрева металл деталей под действием давления деформируется как в плоскости стыка, так и в ближних слоях; неровности на торцах опрессовываются, и в контакт входят все точки свариваемых поверхностей.
• Происходит сварка. Ток выключается, и через некоторое время, достаточное для охлаждения и упрочнения стыка, снимается давление и сваренные детали освобождаются от электродов.

Свойства шва

Сварное соединение имеет вид, изображенный на рис. Прочность сварного стыка во многом зависит от степени окисления металла в плоскости сварки, а также от параметров режима. В первой стадии нагрева, когда неровности на торцах еще не закрылись, кислород воздуха может проникать в полость сварки и интенсивно окислять поверхностные слои металла. Это вызывает резкое снижение механических свойств соединения, особенно пластичности. Опасность окисления тем выше, чем длительнее идет опрессовывание торцов н чем свободнее доступ воздуха в стык, т. е. чем больше размеры сечения деталей. Поэтому в настоящее время обычную стыковую сварку сопротивлением применяют редко, только лишь для соединения стержней компактного сечения с площадью до 300 ммг и в отдельных случаях для сварки стержней из медных сплавов небольшого сечения.

Cтыковая сварка сопротивлением

Рис. Форма стыка, сваренного методом сопротивления (а) и методом оплавления (б).

Стыковая сварка сопротивлением на видео:

Преимущества способа стыковой сварки

Такой метод соединения имеет некоторые преимущества перед другими способами:

1. Они заключаются в отсутствии больших неровностей на поверхности стыка,
2. в плавности очертаний утолщения в зоне сварки,
3. в малых потерях металла при сварке, в исключительной простоте ведения процесса.
4. Поэтому, наряду с развитием других способов стыковой сварки, в последнее время к этому способу вновь возвращаются и применяют искусственную защиту стыка от кислорода воздуха.

При сварке труб, когда неровности внутри них особенно нежелательны и трудно устранимы, применяют способ стыковой сварки сопротивлением с газовой защитой стыка. Защита осуществляется газами, образующимися при сгорании различных веществ, помещаемых в трубу вблизи стыка, или подачей в трубу защитных газов (азота, водорода, углекислого газа).

Разрабатываются способы сварки в вакууме — под колпаком с выкачанным воздухом. К такому способу прибегают для соединения очень дорогих и- энергично окисляющихся металлов, когда расход металла следует сократить и полностью предотвратить окисление.

Подобные статьи

Ленточнопильные технологии: быстрая и качественная резка различных материалов: Контактно-стыковая сварка сопротивлением

При стыковой сварке сопротивлением контактное сопротивление оказывает решающее влияние на нагрев деталей в зоне сварки. В общем балансе теплоты доля теплоты, выделяемой на контактном сопротивлении между деталями, не превышает 10…15 %. Однако она выделяется в узкой приконтактной зоне за небольшой промежуток времени и вызывает быстрое повышение в ней температуры, которая сохраняется и после исчезновения контактного сопротивления до конца цикла сварки (зона нагрета сильнее других участков). Интенсивность тепловыделения в контакте определяется начальным давлением в торцах, которое для сталей обычно не превышает 15…30 МПа. При снижении давления интенсивность тепловыделения возрастает, но ухудшается равномерность нагрева по сечению. Кроме того малое давление в торцах деталей и большая плотность тока, необходимая для нагрева сопротивлением (значительно большая, чем при нагреве оплавлением) приводят к выплескам металла при нагреве и образованию оксидов в зоне соединения.

Неравномерность нагрева деталей связана со случайным расположением участков контактирования и является основной проблемой при сварке сопротивлением. При нагреве сопротивлением таких деталей, как ленточные пилы, обеспечить распределенный равномерный контакт вдоль длины стыка практически невозможно. Это обусловлено тем, что при резке ленты ножницами невозможно подучить требуемую шероховатость и линейность реза и при установке лент в зажимы сварочной машины контакт традиционно образуется с одной стороны стыка. В процессе сварки этот участок первоначального контактирования более длительный период времени подвергается термическому воздействию и нагревается до более высоких температур. Это приводит к перегреву металла на данном участке со всеми вытекающими последствиями — ростом зерен, отложением примесей по границам зерен и др. Пластические и прочностные свойства металла данной зоны снижаются, и улучшить их высоким отпуском невозможно. Поэтому сварные соединения ленточных пил, полученные контактной стыковой сваркой сопротивлением, не имеют высокого, а главное – стабильного качества сварки.

Получение равномерного температурного поля при нагреве сопротивлением ленточных пил весьма проблематично и является серьезным недостатком процесса сварки сопротивлением. Равномерность нагрева ухудшается с увеличением сечения свариваемых лент. Практика показывает, что равномерно нагреть ленту шириной более 20 мм весьма затруднительно. Поэтому рациональная область применения машин для сварки пил сопротивлением ограничивается данной шириной.

Обеспечение нагрева и получение требуемого температурного поля — это только первая половина задачи. Второй половиной задачи является формирование сварного соединения в процессе пластической деформации нагретых торцов во время осадки. Благодаря пластической деформации происходит следующее:
— свариваемые поверхности очищаются от загрязнений и окислов, выравнивается их рельеф;
— происходит повышение энергетического уровня атомов свариваемых металлов за счет их механической активации;
— свариваемые поверхности сближаются до межатомных расстояний с образованием металлических связей.

На процесс образования сварного соединения при стыковой сварке решающее влияние оказывают оксидные пленки на торцевой поверхности деталей. Они затрудняют межатомное взаимодействие и препятствуют формированию прочных металлических связей. При сварке сопротивлением в процессе осадки происходит лишь частичное разрушение и удаление оксидов, что определяет относительно низкую пластичность получаемых соединений. Для удаления оксидов и образования связей требуется относительно большая объемная пластическая деформация металла в стыке, которая вызывает интенсивное вытеснение приконтактных нагретых слоев металла и оксидов из зоны сварки в грат. Степень деформации стыка, определяется усилием осадки. На существующих машинах для контактной стыковой сварки сопротивлением усилие осадки такое же, как и усилие при нагреве. Это обусловлено конструкцией сварочных машин. Поэтому оно может меняться в узких пределах, существенно не влияя на равномерность нагрева, на скорость и степень деформаций. Таким образом, режимы сварки лент сопротивлением регулируются в узких пределах, и улучшить технологию их сварки и заметно повысить качество соединений нет возможности.

Машины для контактной стыковой сварки сопротивлением. Несмотря на невысокое качество получаемых сварных соединений, но благодаря простоте и низкой цене, машины для контактной стыковой сварки сопротивлением имеют достаточно широкое распространение. Это оправдано в тех случаях, когда к сварным соединениям не предъявляют жестких требований. На рынке предлагаются такие машины для сварки пил сопротивлением, как IDEAL BSS 016, IDEAL BSS 025, IDEAL BSS 040, IDEAL BSS 050, IDEAL BSS 060 (Германия), Griggio 5 – 30, Griggio 10 – 40, Griggio 20 – 60 (Италия), Fulgor (Италия), SM-30, SM-40, SM-60 (Китай), САКС-051, УСЛ-50 (Россия), и украинские копии старых болгарских машин САП-40, САП-50, САП-60 (г. Харьков) и Г-45 (г. Киев).

Причины низкого качества сварки пил сопротивлением обусловлены следующим. Указанные выше машины — это по сути одни и те же машины, которые изначально были предназначены для сварки пил шириной до 20 мм. Такие машины не имели спроса, поскольку не обеспечивали сварку наиболее распространенных пил шириной 35 мм. Для успешной торговли такой ширины недостаточно и предприимчивые бизнесмены заказали у производителей те же машины, но с зажимами для пил шириной до 40 мм, а некоторые и до 60 мм. Благодаря этому количество продаж возросло, хотя в данной ситуации речи о стабильной и надежной сварке нет. Продавец убеждает недостаточно технически информированного покупателя и последний приобретает разрекламированную машину. При этом покупатель соблазняется ценой и мыслями о том, что часть расходов на машину он покроет, обслуживая соседей — коллег по бизнесу. Последняя идея очень быстро угасает, поскольку ни один сосед не придет в третий раз переваривать порванную по сварке пилу. Покупатель остается один на один со своей машиной и вынужденно пользуется ею, переваривая рвущиеся швы и пытаясь компенсировать вложенные в машину деньги. Высказанные мысли не направлены на рекламу разработанных нами машин, во всяком случае, не в этом наша цель. Наша цель довести до потребителя факт, состоящий в том, что не следует приобретать сварочные машины, руководствуясь соображениями дешевизны и мыслью использования <<в основном для себя>>. Если недостаточно средств для приобретения хорошей сварочной техники следует пользоваться услугами того предприятия, где эта техника есть. Иначе неотвратимо наступит момент когда <<скупой платит дважды>>- в данном случае еще и за пилы. Хочется еще раз подчеркнуть, предупредить покупателей – когда речь идет о разработке и производстве контактных машин без участия технологов-сварщиков — дело обречено на провал (в данном случае мы имеем в виду машины САП-40 – САП-60 и упомянутую ниже машину МС4). Контактные машины — очень специфическая техника и это лишний раз подтверждает высокая цена хороших, правильных машин.

Параметры режима стыковой сварки сопротивлением

Примеры стыковой сварки

Основные параметрами режима

Качество сварки и ее экономические показатели зависят от очень многих факторов. Наиболее влиятельные из них и в то же время наиболее легко поддающиеся изменению используются как регуляторы процесса. Называются они параметрами режима технологического процесса.

1. При стыковой сварке параметрами режима являются:
2. общая сила тока (а) или плотность тока I (а/мм7)
3. время протекания тока t (сек.)
4. общее усилие осадки Р (кг) или удельное давление р (кг/мм2)
5. при-пуск на осадку l (мм) и установочная длина / (мм).

Особенности режима

Сила тока и усилие осадки возрастают прямо пропорционально сечению свариваемых деталей. Поэтому вместо них очень часто применяют обобщенные параметры — плотность тока и удельное давление, т. е. сила тока и усилие, приходящиеся на каждый мм2 сечения. Иногда вместо плотности тока прибегают к более удобной величине— удельной мощности в ква/мм2. И плотность тока, и время нагрева при своем увеличении повышают температуру нагрева стыка.

Это позволяет вести сварку при различном сочетании этих параметров, при малой плотности тока и большом времени нагрева («мягкий режим»), или наоборот, при большой плотности тока и кратковременном нагреве («жесткий режим»).

Плотность тока

При выборе плотности тока следует учитывать свойства металла деталей, а также форму и размеры их сечения. Чем выше теплопроводность и электропроводность металла, тем плотность тока должна быть выше, так как в этом случае выделение тока уменьшается, а теплоотдача в глубь металла увеличивается. Плотность тока берется повышенной при уменьшении диаметра свариваемых деталей, так как в этом случае величина поверхности деталей против их сечения относительно возрастает, что увеличивает долю тепловых потерь в воздух.

Для малоуглеродистой стали -плотность тока выбирается в пределах 20—60 а/мм2. При сварке цветных металлов плотность тока применяется в 2—3 раза больше. Длительность нагрева находится в пределах 0,5-f-15 сек., увеличиваясь с сечением и уменьшаясь с -повышением выбранной ‘плотности тока.

Удельное давление

Это значение зависит от механических свойств свариваемого металла и от режимов нагрева. Чем прочнее металл, тем большим должно быть удельное давление. При сварке стали оно, например, в два раза больше, чем при сварке цветных металлов. Когда режим нагрева принимается «жестким» и нагрев сосредоточен в зоне стыка, деформация соседних, менее нагретых, слоев металла ‘будет происходить затрудненно и потребует больших усилий. Удельное давление должно быть принято -более высоким. Для сварки малоуглеродистой стали «а ручных машинах небольшой мощности удельное давление принимается в пределах 1,5—3кг/мм2. Если же такие детали сваривать на автоматических машинах большой мощности, при «жестких» режимах, удельное давление должно быть увеличено до 3,5— 4,5 кг/мм2.

Установочная длинна

От установочной длины зависит дополнительный нагрев околостыковой зоны. Ее увеличение вызывает более равномерный и глубокий нагрев, и наоборот. Слишком большая установочная длина может повлечь некоторый перегрев и даже изгиб деталей в результате потери продольной устойчивости стержней при осадке.

Слишком малая установочная длина нежелательна, ввиду усиления охлаждающего действия электродов, что повысит температурный градиент, затруднит осадку и опасно ускорит охлаждение. При близком расположении стыка от электродов последние перегреваются и быстрее изнашиваются.

Для малоуглеродистой стали установочная длина принимается равной 0,7—1,0 диаметра свариваемых стержней.

Установочная длина иногда- используется для выравнивания нагрева деталей, различающихся составом металла или сечением. Она принимается большей со стороны той детали, которая имеет более высокие тепло- и электропроводность или сечение. Некоторый прирост выделения тепла со стороны большей установочной длины должен компенсировать тот недостаток нагрева, который обусловливается различием в теплопроводности или в сечении и массе нагреваемого участка металла деталей. Прием этот, одиa-ко, имеет ограниченные возможности и -позволяет добиться равного нагрева лишь при разнице в сечении ие более 15%.

Укорочения стержней

Припуск на осадку представляет собой величину укорочения стержней при пластическом деформировании во время сварки. Он зависит от усилий осадки и от температурного поля.

При равных условиях нагрева величина припуска характеризует усилие осадки и является показателем пластической деформации при осадке. Припуск на- осадку при сварке сопротивлением небольшой и составляет на две детали 1,5—3,5 мм для стержней диаметром 4—40 мм.

Подобные статьи

Режимы стыковой сварки сопротивлением

Темы: Режимы сварки, Стыковая сварка, Контактная сварка.

На этой странице рассмотрены режимы стыковой сварки сопротивлением и их параметры. Дополнительно смотрите страницу Режимы стыковой сварки оплавлением.

Режимы стыковой сварки сопротивлением имеют следующие параметры :

• установочная длина l_у,
• плотность тока j,
• время протекания тока t_св,
• начальное давление или давление нагрева p_н,
• давление осадки p_ос,
• величина осадки Δ_oc.

Другие страницы по теме

Режимы стыковой сварки

(контактной):

Установочная длина l_у зависит от формы деталей (труба, пруток), тепло- и электропроводности материалов. Для материалов c повышенной теплопроводностью требуетcя увеличенная установочная длина, чтобы снизить потери теплоты в электродныe губки мaшины и создания оптимальнoй зоны нагрева деталей.

Для прутков диаметром d > 8 мм оптимальные значения установочной длины l_у составляют : для стальных (0,7. .. 1) d, алюминиевых и латунных (1,5…2)d, медных (2,5.. .4) d. Для проволоки из сталей диаметром d < 8 мм указанные значения необходимо увеличить на 20 .. .60 %, при этом степень увеличения возрастает с уменьшением диаметра.

Установочную длину для труб при сварке сопротивлением следует принимать в пределаx (5. . .6)s, где s — толщина стенки трубы.

При сварке сопротивлением медных шин сечением 1,8 х 12,1 .. .4,5 х 12,5 мм , которые используются для изготовления обмоток электрических машин, установочную длину принимают в пределаx (2 .. .3)s, где s — толщина шины.

Чтобы детали не искривлялись при осадке из — за повышенной установочной длины, например при сварке меди, применяют специальные неэлектропроводные вставки (рис . 1, г) . Данные вставки, совмещенные с ножами, позволяют локализовать пластическую деформацию в зоне стыка, что обеспечивает более полное выдавливание окислов и срезание грата.

Установочная длина влияет нa ширину зоны нагрева деталeй, потeри теплоты в электродные губки мaшины , устойчивость к искривлению пpи осадке нагретых деталей, вeличину вторичного напряжения сварочного трансформатора.

Риcунок . 1. Схемы осадки при стыковой контактной сварке: а — свободная деформация; б — деформация со срезанием грата; в — деформация с принудительным формированием и срезанием грата; г — деформация со срезанием грата при увеличенной установочной длине; 1 — электродные губки; 2 — ножи для срезания грата; 3 — грат; 4 — неэлектропроводные вставки с ножами для срезания грата; Δ к — конечное расстояние между электродными губками; Рос — давление осадки.

Уменьшенная установочная длина снижаeт ширину зоны нагрева и увеличиваeт градиент температуры пo оси детали, чтo затрудняет пластическую деформацию пpи осадке и нe обеспечивает полногo выдавливания оксидов из стыка. Пpи этoм такжe возрастают потери теплоты в электродныe губки машины.

Увеличеннaя установочная длина даёт широкую зону нагрева, чтo снижаeт локальность пластической деформации в зонe стыка и эффективность выдавливания из нeго оксидов и загрязнений. Пpи этом возможно искривление деталей пpи осадке и нужно повышенное вторичное напряжение сварочногo трансформатора.

Правильный выбор установочной длины очeнь значим пpи сварке разнородных сталей и разноименныx металлов. В данном случаe свариваемые детали могут имeть большие различия пo тепло- и электропроводности, сопротивлению пластическoй деформации и температуре плавления. Еcли у материалов деталей близкиe температуры плавления, тo для обеспечения одинаковогo нагрева свариваемых деталей необходимо, чтoбы деталь из болеe тепло- и электропроводного металла имeла большую установочную длину, т. e . для обеих деталей еe необходимо выбирать c учетом их материала пo ранее приведенным рекомендациям. Этo выравнивает кaк выделение теплоты в обeих деталях, так и eе потери в электродные губки.

Пpи больших различияx в температурах плавления материалoв деталей оптимизацию иx установочных длин следуeт проводить экспериментально.

При сварке сопротивлением для снижения окисления металла требуется минимизировать время сварки t_св. Это наиболее важно для металлов, дающих трудноудаляемые оксиды (легированные стали , цветные металлы). В табл . 5.1 при ведены оптимальные значения времени сварки стержней из углеродистых сталей.

Увеличение времени сварки кроме интенсификации окисления может вызывать рост зерна металла в стыке от перегрева.

Сварка труб требует большей длительности нагрева, чем сварка стержней. Для труб из сталей 20Т и 15ХМ диаметром 32 х 5,5 мм оптимальное время сварки t_св составляет 5…7 с, что в 2-3 раза больше времени сварки прутков равновеликих сечений. При сварке цветных металлов время сварки t_св возрастает в 2- 3 разa по сравнению со сталью.

Таблица 1. Плотность тока и длительность его протекания при сварке стержней из углеродистых сталей.

Сечение, мм2	Диаметр, мм	Плотность тока, А/мм2	Время сварки, с
25	5,5	200	0,6
50	8	160	0,8
100	11	140	1,0
250	18	90	1,5
500	25	60	2,5
1000	35	40	4,5

Плотность тока j при сварке сопротивлением имеет широкий диапазон изменения в зависимости от величины поперечных сечений, формы и материала деталей.

Ориентировочно значения плотности тока j определяют по выражению

j √t_св = k 8 10³(5.8)

где j — плотность тока, А/см² ; t_св — время сварки, с ; k — коэффициент, равный для сталей 8.. .10, для алюминия 20, для меди 27.

Сочетание вeличин плотности тока и времeни сварки определяет тип режима. Пpи малом времени сварки и повышеннoй плотности тока имеeт место жесткий режим, a при обратном — мягкий. Еcть и промежуточные типы режимов.

Тип режима зависит от свойств материала деталей (тепло- и электропроводности, окисляемости, степени упрочнения или разупрочнения при нагреве и т.д .), а также от величины поперечного сечения деталей.

При сварке сопротивлением тип режима смещается в направлении к жесткому из-за минимизации времени сварки.

В табл . 5.1 приведены значения плотности тока для стержней диаметром 5,5 .. .35 мм из углеродистых сталей . Для проволоки из углеродистых сталей диаметром d < 3 мм плотность тока j достигает 250 … 700 А/мм².

При сварке труб из углеродистых и низколегированных сталей из-за повышенного времени сварки и пониженного отвода теплоты в электродные губки по сравнению со стержнями оптимальная плотность тока меньше и составляет j = 30. ..35 А/мм².

Повышенная установочная длина при сварке медной проволоки, прутков и ранее упомянутых обмоточных проводов (шинки), снижаюшая потери теплoты в электродные губки , в сочетании с пониженным давлением сжатия деталей позволяет использовать при нагреве умеренные значения плотности тока j в пределаx от 110… 180 А/мм² для шин до 260…290 А/мм² для проволоки и прутков диаметром 3,5 . . .8 мм.

На стадии нагрева большое влияние на выделение теплоты оказывает давление нагрева р_н, с которым детали сжимаются при протекании с варочного тока . Пониженное значение р_н создает увеличенное значение контактного сопротивления деталь — деталь, чем и вызывает повышенный нагрев деталей. Отрицательными факторами при снижении р_н являются возможные выплески от расплавления металла и его повышенное окисление в стыке.

Давление осадки р_ос должно создать необходимую пластическую деформацию металла, обеспечивающую выдавливание оксидов из стыка . Его величина зависит от материала и схемы осадки (см. рис. 1).

Осадка со срезанием грата или с принудительным формированием обеспечивает благоприятную структуру металла, снижает припуск на осадку, но требует повышенного давления р_ос. Значения давлений р_н и р_ос при ведены в табл. 5.2.

Завершающей операцией стыковой сварки является осадка, характеризующаяся необходимой величиной пластической деформации металла, называемой величиной осадки Δ_ос. При сварке сопротивлением осадка начинается под действием давления р_н с момента включения сварочного тока и начала нагрева металла и заканчивается после выключения тока при воздействии давления осадки р_ос. Таким образом, полная осадка состоит из осадки под током Δ_{ос п/т} и осадки без тока Δ_{ос б/т}.

При малой величине осадки дос в стыке остаются оксиды, дающие непровар. Большая величина осадки искривляет волокна (см . рис. 1 на странице Стыковая сварка сопротивлением) в зоне стыка, которые всегда содержатся во всех типах продукции прокатного производства, используемой для изготовления сварных конструкций . Искривление волокон снижает прочность стыка на растяжение. Из-за большой осадки не получает развития процесс рекристаллизации металла в стыке по причине выдавливания высоконагретого металла, что также снижает качество соединения. Поэтому величину осадки необходимо оптимизировать. При сварке проволоки и прутков рекомендуются следующие значения величины осадки в зависимости от диаметра : для стали Δ_ос = (0,8 .. . 1,5)d; для алюминия и латуни Δ_oc = (l,7 .. .2,5)d; для меди Δ_oс = (2,5 .. .4)d.

При свободной деформации (см. рис . 1, а) требуемая осадка всегда больше, чем при деформации со срезанием грата или с принудительным формированием (см. рис. 1, б — г). При осадке со срезанием грата расстояние между ножами 2 и 4 (см. рис. 1) в исходном состоянии после сжатия торцов деталей перед пропусканием тока должно быть равно величине осадки.

Таблица 2. Значения давлений нагрева р_н и осадки р_ос при стыковой сварке сопротивлением.

Материал	Форма поперечного сечения деталей	Значения рн и осадки рос при сварке с постоянным давлением рн = рос, МПа	Значения рн и осадки рос при сварке с переменным давлением
			рн, МПа	рос, МПа	У словия сварки
Низкоуглеродистые и низколегированные стали	Проволока, прутки	15. ..40	5 … 10	100 … 150	Внешняя зашита не требуется
	Трубы	С постоянным давлением не сваривают	10 … 15	40 … 50	Сварка в защитной атмосфере
Легированные стали	Проволока	20 . . .50	10…30	300 … 400	Внешняя зашита не требуется
Алюминий	Проволока, прутки	10. .. 15	нет данных
Медь		15. .. 20	5. . .9	120 … 170	Сварка с неэлектропроводными вставками и срезанием грата
	Обмоточный провод (шинка) 1,8 х 12,1 … 4,5 х 12,5 мм	С постоянным давлением не сваривают	3 … 8	350 … 450

Рассмотренные параметры режима стыковой сварки, иx согласованное включение, изменение в ходe процесса сварки и выключение изображаютcя с помощью циклограммы. Нa риc. 2 представлeны типовыe циклограммы стыковой сварки сопротивлением.

Циклограмму, показанную на рис. 2, а, используют при сварке различных материалов, когда требуется повышенное давление осадки. Простейшая циклограмма (см . рис 2, б) рекомендуется для сварки тонкой проволоки, когда не нужно повышенное давление осадки. При сварке цветных металлов используют циклограммы типов, приведенных на рис. 2 (в, г), причем циклограмм у типа г следует использовать при сварке повышенных сечений, так как пульсация сварочного тока позволяет лучше прогреть металл в глубину детали.

Рис. 2. Типовые циклограммы контактной стыковой сварки сопротивлением:

а — сварка с повышенным ковочным давлением; б — сварка с постоянным давлением; в — сварка с повышенным ковочным давлением и протеканием тока на стадии осадки; г — многоимпульсная сварка с повышенным ковочным давлением; р_н и р_ос — давления нагрева и осадки; S — перемещение подвижной плиты машины с деталью; Δ_oc, Δ_{oc п/т} , Δ_{oc б/т} — полная осадка, осадка под током и без тока соответственно; I_св — сварочный ток; t_св и t_n — время сварки и паузы.

Еще по темe Режимы стыковой сварки :

• < Техника стыковой сварки сопротивлением
• Стыковая сварка >

Стыковая сварка сопротивлением — это… Что такое Стыковая сварка сопротивлением?



Стыковая сварка сопротивлением

Сварка оплавлением

39. Стыковая сварка сопротивлением

Стыковая контактная сварка, при которой нагрев металла осуществляется без оплавления стыкуемых торцов

10. Стыковая сварка сопротивлением

По ГОСТ 2601-84

4.1.7.8 стыковая сварка сопротивлением (25): Контактная сварка, при которой детали стыкуются под давлением до начала нагрева, давление поддерживается, затем пропускают ток до тех пор, пока температура не достигнет температуры сварки, при которой происходит осадка металла (см. рисунок 26).

Примечание — Ток и сила передаются через зажимы.

1 — зажим; 2 — сварной шов; 3 — выдавленный металл; 4 — зажим; 5 — заготовка; 6 — источник питания

Рисунок 26 — Стыковая сварка сопротивлением

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

• Стыковая сварка оплавлением
• стыковка рисунка стеклообоев

Смотреть что такое «Стыковая сварка сопротивлением» в других словарях:

• Стыковая сварка — Схема машины для стыковой контактной сварки: 1  станина машины; 2  направляющие; 3  неподвижная плита; 4 …   Википедия

• Стыковая сварка — Upset welding Стыковая сварка. Процесс сварки сопротивлением, при котором сварное соединение осуществляется одновременно по всей области прилегающих поверхностей, сначала прилагается давление к соединению, затем подается электрический ток поперек …   Словарь металлургических терминов

• Сварка — Сварщик за работой Сварка  это технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или …   Википедия

• Сварка — – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании. [ГОСТ 2601 84] Сварка – получение неразъемных соединений посредством… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• СВАРКА — процесс соединения металл. частей путем нагрева места соединения до пластического состояния или расплавления. В первом случае (С. давлением) после нагрева производится проковка или сильное сжатие свариваемых концов, во втором (С. плавлением)… …   Технический железнодорожный словарь

• Сварка стыковая сопротивлением — – стыковая контактная сварка, при которой нагрев металла осуществляется без оплавления стыкуемых торцов. [ГОСТ 2601 84] Рубрика термина: Сварка Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехни …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• сварка стыковая сопротивлением — Стыковая контактная сварка, при которой нагрев металла выполняется без оплавления стыкуемых торцов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики сварка, резка, пайка EN butt weldingresistance butt… …   Справочник технического переводчика

• СВАРКА СТЫКОВАЯ СОПРОТИВЛЕНИЕМ — стыковая контактная сварка, при которой нагрев металла выполняется без оплавления стыкуемых торцов (Болгарский язык; Български) челно електросъпротивително заваряване (Чешский язык; Čeština) odporové svařování na tupo pěchováním (Немецкий язык;… …   Строительный словарь

• Стыковая машина — – контактная машина для стыковой сварки сопротивлением или (и) оплавлением. [ГОСТ 22990 78] Рубрика термина: Арматурное оборудование Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• СВАРКА СТЫКОВАЯ СОПРОТИВЛЕНИЕМ — [upset welding; resistance butt welding] стыковая контактная сварка, при которой нагрев металла осуществляется без оплавления стыкуемых торцов …   Металлургический словарь

стыковой сварки сопротивлением — КиберПедия

 

S – перемещение подвижного

зажима

Δ_СВ – припуск на сварку

 

 

Рис.7.1

 

 

Стыковая сварка сопротивлением

 

Применяют этот способ сварки для сравнительно небольших сечений (до 300мм²).

При сварке на токах высокой плотности:

стальные детали j=250÷700А/мм²;

медные детали j=1000÷3500А/мм².

Нагрев идёт очень быстро и в месте стыка металл расплавляется, а при осадке выдавливается.

 

 

Рис.7.2

 

На таких режимах обычно сваривают проволоку небольшого диаметра.

При сварке на токах умеренной плотности j=25÷100А/мм² стыковое соединение имеет более широкую зону нагрева и его очертания становятся более плавными.

 

 

 

 

Рис.7.3

 

При всех разновидностях стыковой сварки сопротивлением снижается припуск на сварку и количество грата, отсутствует интенсивное искрообразование (по сравнению со сваркой оплавлением).

Основной недостаток стыковой сварки сопротивлением – окисление торцов во время нагрева. При сварке больших сечений для предупреждения окисления металла место нагрева защищают газовой нейтральной средой.

Для низколегированных сталей P_ОС=20÷40МПа;

для легированных сталей до P_ОС≤100÷150МПа.

Стыковая сварка оплавлением

 

Наиболее распространённый способ стыковой сварки деталей различных сечений. Этим способом успешно сваривают разные стали и цветные металлы.

Циклограммы процесса Ксо и Ксоп

I, F, S

 

Iос

 

 

Fос

 

Δос

Iопл

 

S Δопл

 

t

tос. т.

 

tопл tос

 

 

Рис.

 

 

I, F, S

 

tим tп

Iпод Iос

 

Fос

 

 

Iопл

 

Fпод S

 

t

tос.т.

 

tпод tопл tос

 

 

Рис.

 

 

Технология стыковой сварки

 

Контактная стыковая сварка возможна сопротивлением и оплавлением. Основные условия для хорошей качественной сварки в обоих случаях одинаковы. Это:

1.равномерный нагрев каждой из свариваемых деталей в зоне стыка;

2.защита торцов от окисления;

3.наличие равных возможностей для пластической деформации обеих деталей при нагреве.

 

Стыковая сварка сопротивлением

Выполнение рассмотренных выше условий при Ксс возможны только при быстром нагреве, плотно сжатых деталей и большой пластической деформации в зоне стыка. Поэтому применяется при сварке деталей компактного сечения небольших размеров (проволока, прутки малых диаметров ø<20). В настоящее время этот способ сварки применяется ограниченно. Циклограмма процесса имеет следующий вид:

 

P, Iсв,

 

Iсв S

 

P Δос

 

Δпод

t

 

подогрев осадка

 

 

Рис.

 

 

Сначала детали сжимают со значительным усилием, затем происходит включение тока, происходит нагрев. Сжатие производят с резко возрастающим в конце давлением.

Соединения сварные сопротивлением характеризуются плавным очертанием.

 

 

Рис.

 

При медленном нагреве рядом со стыком заметно происходит рост зерна. Сварка стали без специальной защиты стыка, часто сопровождается наличием в стыке окисных включений, что сильно снижает пластичность соединения.

Режим сварки сопротивлением обычно определяется следующими параметрами:

1.током;

2.продолжительностью сварочного нагрева;

3.давлением осадки;

4.установочной длиной детали.

 

Все эти параметры существенно влияют как на температуру свариваемых деталей, так и на условия их пластической деформации.

Обычно при сварке сопротивлением малоуглеродистой стали плотность тока

γ=20÷100 А/мм², а удельная мощность q=0,12÷0,2 кВА/мм².

Усилие осадки, существенно определяющие тепловыделение в контакте, составляет при сварке прутков небольшого диаметра Р=1,5÷3 кг/мм².

Установочная длина деталей диаметром d составляет l=(0,5÷1,0)d, мм.

С увеличением её уменьшается отвод тепла в электроды, но при чрезмерном увеличении растёт потребляемая мощность и возможно искривление деталей при осадке.

Продолжительность нагрева, связана с плотностью тока при сварке и может быть найдена из следующего соотношения , с, для плотностей тока в пределах 25÷100А/мм². Детали сечением более 300 мм² сваривают с газовой защитой или с нагревом до температуры в стыке Т=(0,9÷0,95)Т_ПЛ и последующей большой осадкой.

Сварка с газовой защитой и нагревом до Т=(0,8÷0,9)Т_ПЛ позволяет получить соединения высокого качества.

Стыковая сварка непрерывным оплавлением

Стыковая сварка непрерывным оплавлением состоит из двух стадий: оплавления и осадки.

При оплавлении детали медленно сближаются при включенном токе. Их соприкосновение сопровождается образованием между торцами контактов в отдельных точках. Так как при оплавлении Р≈0, сопротивление контактов велико и в них выделяется большое количество тепла. Металл мгновенно расплавляется и образуются жидкие перемычки. Растущая плотность тока в перемычке приводит к интенсивному повышению её температуры и испарению металла в центре перемычки и к взрыву перемычки. При этом частицы

 

 

расплавленного металла выбрасываются в виде искр из зазора, что приводит к постепенному укорочению деталей. Избыточное давление паров металла, окисление мельчайших частиц жидкого металла в этом промежутке между торцами препятствует окислению торцов деталей. Для поддержания непрерывного оплавления детали сближают между собой со скоростью, чтобы скорость сближения деталей соответствовала скорости их фактического укорочения. Перемычки периодически образуются на всех участках торцевой поверхности оплавляемых деталей, что ведёт к постепенному выравниванию температуры торцов и распространению тепла вглубь детали. После достаточного прогрева металла происходит интенсивная осадка под давлением, что способствует удалению из стыка окисленного металла.

 

Параметры режима сварки оплавлением

 

Режим стыковой сварки оплавлением характеризуется следующими параметрами:

1.установочной длиной l, мм;

2.припуском на оплавление Δ_ОПЛ, мм;

3.припуском на осадку Δ_ОС, мм; Δ_ОПЛ+Δ_ОС=Δ_СВАРКУ

4.скоростью оплавления V_ОПЛ, мм/с;

5.скоростью осадки V_ОС, мм/с;

6.током оплавления I_ОПЛ и током осадки I_ОС;

7.длительностью осадки под током t_{ОС. Т}.

8.температурой подогрева перед сваркой Т°_ПОД;

9.временем подогрева t_ПОД;

10.усилием осадки Р_ОС, кг.

Установочная длина увеличивается с ростом теплопроводности, с повышением склонности металла к закалке, а также при необходимости обработки стыка в сварочной машине.

 

 

— суммарная установочная длина

 

 

Рис.

 

 

при сварке полос установочная длина составляет примерно , мм;

при сварке стальных стержней установочная длина составляет , мм;

 

 

Припуск на оплавление Δ_ОПЛ должен быть достаточным для равномерного разогрева деталей с созданием по поверхности их торцов слоя расплава, а припуск на осадку – достаточным для удаления окисленного и перегретого металла. Припуски на сварку

Δ_СВАРКУ =Δ_ОПЛ+Δ_ОС (на оплавление + на осадку) выбирают по монограммам в зависимости от площади сечения заготовок.

Припуск на оплавление обычно составляет 0,7÷0,8 общего припуска на сварку. Δ_ОПЛ=(0,7÷0,8)Δ_СВ, где

Δ_СВ=Δ_ОПЛ+Δ_ОС

Припуск на осадку под током составляет (0,5÷1,0)Δ_ОС.

Величина осадки уменьшается при достаточной скорости осадки. Применение защитных сред также может привести к существенному сокращению Δ_ОПЛ и Δ_ОС.

Скорость оплавления (или его длительность) зависят от плотности тока, степени подогрева детали и от марки стали.

При сварке непрерывным оплавлением она постепенно возрастает от 0 до 6÷8 мм/с.

Для низкоуглеродистых сталей средняя V_ОПЛ=1÷2,5мм/с.

Для легированных сталей средняя V_ОПЛ=2,5÷3,5мм/с.

Длительность непрерывного оплавления деталей компактного сечения (120÷800мм²) из стали составляет примерно 1с на 30мм².

Скорость осадки(V_ОС, мм/с) должна быть не ниже определённого предела, который растёт с увеличением склонности металла к окислению. Высокая скорость осадки особенно важна в первый момент (когда закрывается зазор между оплавленными торцами), затрудняет образование окислов и способствует их более полному удалению из стыка. После осадки на 30÷40% скорость осадки может быть уменьшена в 2÷3 раза. Начальная скорость осадки составляет для:

малоуглеродистых сталей не менее 60÷80мм/с

чугуна не менее 20÷30мм/с

легированных сталей не менее 80÷100мм/с

алюминиевых сплавов не менее 200÷2500мм/с.

Давление осадки зависит от свариваемых материалов, вида сварки (непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом) (P_{Н. П.}>P_{ОПЛ. С ПОДОГРЕВОМ}) и может изменяться в широких пределах.

 

Ориентировочные значения удельных давлений в кг/мм²

Материалы	Непрерывным оплавлением	С подогревом
НУС	8 – 10	4 – 6
СУС	10 – 12	4 – 6
ВУС	12 – 14	4 – 6
Аустенитные стали	16 – 25	10 – 18
Алюминиевые сплавы	13 – 20
Бронза	14 – 18
Чугун	8 – 10

 

Усилие осадки в основном определяет величину Δ_ОС. Чрезмерная осадка снижает пластичность соединения. Усилие зажатия F_ЗАЖ находится в зависимости от усилия F_ОС, если детали зажимаются в зажимах без фиксирующих упорных приспособлений. Усилие зажатия зависит от коэффициента трения между деталями и губками.

 

 

Усилие зажатия определяют:

или чаще с использованием соотношения , где

k_ЗАЖ — коэффициент зажатия

k_ЗАЖ=1,5÷2 – для труб и прутков из малоуглеродистых сталей;

k_ЗАЖ=2,2÷3 – для труб из нержавеющих сталей;

k_ЗАЖ=2,3÷3,5 – для стальных листов.

Если используют насечки на губках, то k_ЗАЖ=0,8÷1,0.

Ток при оплавлении можно ориентировочно рассчитать для сварки крупных деталей по следующей зависимости:

, кА

d – диаметр детали, см;

V_ОПЛ – средняя скорость оплавления, см/с.

Плотность тока к концу оплавления возрастает и для изделий сечением 250÷1000мм² из сталей составляет 20÷30А/мм², а при сварке крупных изделий 5А/мм²

Отключение тока целесообразно производить во второй стадии осадки, но не слишком задерживаясь, так как при осадке происходит значительное уменьшение контактного сопротивления, что приводит к возрастанию тока в 3÷5 раз, то есть может возникнуть перегрев метала в зоне стыка, и к укрупнению размеров зерна.

Во время осадки силу тока уменьшают путём фазового регулирования.

 

Температура подогрева

При сварке деталей компактного сечений S<1000мм² подогрев выполняют редко.

Детали компактного сечения S=1000÷1500мм² подогревают кратковременными импульсами до Т=700÷900°С.

При сварке деталей S=10000÷20000мм² температура подогрева составляет Т=1100÷1200°С.

Время подогрева t_ПОД возрастает с увеличением площади сечения деталей от нескольких секунд при сварке деталей S=500÷1000мм², до нескольких минут при сварке деталей S=15000÷20000мм².

Длительность импульсов подогрева (t_ИМП) обычно составляет 1÷8с.

При стыковой сварке кольцевых деталей возникает шунтирование тока через кольцо, что требует увеличения мощности (до50%) по сравнению с деталями незамкнутой формы.

 

 

I_Ш при нагреве деталей постепенно снижается

 

Рис.