Na2C03 (для легированных сталей и сплавов титана), раство рах щелочи или органических растворителях (для сплавов алюминия и магния). Часто в массовом производстве мало углеродистую сталь не обезжиривают.
Удаляют оксидные пленки механическим или химическим способами.
Механическую обработку ведут чугунной или стальной дро бью (стальные детали и титановые сплавы с окалиной), вра щающимися стальными щетками для большинства сваривае мых металлов. Механические способы подготовки весьма универсальны, но сроки хранения деталей до сварки весьма ограничены из-за большой активности поверхности (например,
для алюминиевых и |
магниевых сплавов— 1—5 |
сут в зависи |
|
мости от условий |
хранения — температуры |
и |
влажности). |
Сроки хранения можно удлинять, используя |
консерванты (на |
||
пример, алеат натрия) или режимы с повышенными свароч ными усилиями или усилиями обжатия.
Химическая обработка используется для всех металлов и позволяет получить чистую и относительно малоактивную по верхность. В частности, сроки хранения деталей из сплавов алюминия и магния достигают 15—30 сут. Составы растворов для химической обработки приведены в [2].
Контролируют качество подготовки поверхности либо внеш ним осмотром, либо измеряя микроомметрами электрические сопротивления образцов (деталей), помещаемых между элект родами специального пресса или сварочной машины. Значения сопротивлений не должны превышать определенных величин, например 0,5 мОм для малоуглеродистых сталей.
Сборка
В ходе этой операции достигается взаимное расположение деталей в соответствии с чертежом при определенных (мини мальных) зазорах между ними. При отсутствии взаимозаменяе мости детали подгоняют в ходе предварительной сборки, после чего подготавливают поверхности и осуществляют окончатель ную сборку.
Большие зазоры повышают вероятность образования наи более опасных дефектов — непроваров и выплесков, общее коробление сварного узла. Допускаемые зазоры зависят от режима сварки (сварочного усилия), жесткости узла и длины участка с этими зазорами. При сварке стальных деталей тол щиной 1 мм на обычных режимах (см. разд. 20.2.3) зазоры не должны превышать 0,4 мм при длине 100 мм и 1,2 мм при длине 300 мм. При толщине детали 3 мм зазоры должны быть уменьшены соответственно до 0,3 и 0,9 мм. Сборку обычно ведут по разметке, по эталонному узлу и с применением шаб
20.2.3. Выбор режимов сварки
При точечной и шовной сварке возможности управления термо деформационным циклом разнообразны, например путем варь ирования режимов сварки на стадиях нагрева и охлаждения, что сведет к минимуму влияние сопутствующих процессов — изменения структуры и свойств исходного материала, образо вания остаточных напряжений, износа рабочей поверхности электродов и т. п. 12].
Основные параметры режима: на стадии нагрева — свароч ный ток, время его протекания и сварочное усилие; на стадии охлаждения — усилие проковки и время его приложения. Зна чения параметров могут оставаться постоянными или изменя
ться на каждой стадии по определенной программе |
и зависят |
в первую очередь от свойств свариваемого металла |
и его тол |
щины. В частности, при увеличении толщины деталей растут
диаметр ядра (ширина шва) (см. табл. 20.4) |
и, естественно, |
|
значения всех параметров также возрастают. |
и максимален |
|
Сварочный ток / св |
пропорционален (рг/ев)-0,5 |
|
при сварке металлов |
с низким удельным сопротивлением — |
|
сплавов на основе алюминия, меди и магния. |
На жестких ре |
жимах (малое /Св) /св больше, чем на мягких |
режимах (боль |
шое /св). В ряде случаев приводят среднюю плотность тока |
|
/=4/св/(ш/к2). Так, при сварке сталей / « 0,2ч-0,4 кА/мм2, алю миниевых сплавов 1,0—3,0 кА/мм2. Зависимость /св от s пред ставляется либо в форме /св= Л/7«0*5 {2] или lCh=ki"s [5]. Напри мер, для сталей б кА/см°>5, для сплавов алюминия — 25,5. Ориентировочно ток сварки может быть рассчитан по уравне нию теплового баланса [2] или в результате решения на ЭВМ обратной термодеформационной задачи при условии получения ядра заданных размеров.
Время сварки определяется теплопроводностью и сопротив лением деформации свариваемого металла. При сварке спла вов меди и алюминия — высокотеплопроводных металлов реко мендуются жесткие режимы при малой длительности импульса
тока. |
|
металлы, высокопрочные низколегированные |
|
Жаропрочные |
|||
стали |
сваривают |
при длительном прохождении тока (см. |
|
табл. |
20.10 и 20.12). Обычно |
/св—£<s [2], для малоуглероди |
|
стых |
сталей kt—0,084-0,15, |
для коррозионностойких сталей |
|
А(=0,1-т-0,15, для |
жаропрочных сталей kt —0,6-j-0,8 и для алю |
||
миниевых сплавов &<=0,044-0,1.
Сварочное усилие зависит от сопротивления пластической деформации металла. Особенно большие усилия необходимы при сварке низколегированных сталей и жаропрочных сплавов,
например, на |
никелевой |
основе. |
При |
этом |
давление |
р = 4 / св/ ( я ^ к 2) ^ 5 0 0 Н/мм2, |
тогда как |
при |
сварке |
малоугле |
|
родистых сталей р^120 Н/мм2. Зависимость FCB от s обычно представляют в виде линейной функции: /гсв=£р5 и для мало
углеродистых сталей |
kp= 2,0-т-2,5 кН/мм, для стали 12Х18Н10Т |
|||
AF = 4,54-5,0 |
кН/мм, |
а |
для жаропрочных сплавов |
Лр=7,04- |
4-8,0 кН/мм. |
Очевидно, |
усилия можно уменьшить, |
переходя |
|
кболее мягким режимам, так как FC1,S=/CB_i.
Впоследнее время часто используют программированные по току и усилию режимы точечной сварки [2, 5], что особенно
важно при соединении металлов, чувствительных к термоде формационному циклу, например, высокопрочных сталей. Для повышения пластичности соединений отпускают металл допол нительным импульсом тока. Жаропрочные металлы рекомен дуется также подогревать на стадиях обжатия и проковки. Плав ное повышение усилия в процессе сварки, например по экспо ненциальному закону, дает возможность снизить остаточные деформации и максимальные усилия, а также силу сварочного тока. Расчет усилия или программы его изменения можно вести, исходя из условия равновесия сил, действующих на сое динение {2}.
На стадии охлаждения вследствие несвободной усадки могут возникать значительные остаточные напряжения и несплошности, трещины и раковины, особенно при соединении отличающихся большим коэффициентом усадки алюминиевых сплавов и жаропрочных сплавов. Для предупреждения этих дефектов используют ковочное усилие (24-5) FCB (см. рис. 20.1). При этом следует обращать внимание на время прило жения ковочного усилия относительно момента включения тока. Обычно это время tH^0,02 s. Большое значение tK не в со стоянии предупредить образование дефектов в охладившемся металле, а малое вызывает значительное коробление узла. Время проковки обычно составляет 0,1—0,5 с и должно быть достаточно для снижения остаточных напряжений до безопас ного уровня.
Кроме параметров режима, заметно влияют на свойства соединений форма и размеры рабочей поверхности электродов (табл. 20.7). Для высокопрочных металлов и сплавов, сплавов алюминия и магния, чувствительных к массопереносу в кон такте электрод—деталь и свариваемых на больших токах, рекомендуются электроды со сферической рабочей поверхно стью. Однако в процессе эксплуатации на сфере появляется площадка, составляющая 50—70 % dn0H. В некоторых странах, например во Франции, в стандартах уже предусмотрены элект роды, обработанные под сферу с притуплением. Для других металлов и деталей малых толщин рекомендуют электроды с плоской рабочей поверхностью.
Указанный подход к выбору значений параметров режимов можно представить как статический с целью получения точек
РАЗМЕРЫ ЭЛЕКТРОДОВ И РОЛИКОВ, ММ* (ГОСТ 14111-77)
Размеры электродов |
Размеры роликов |
Толщина |
|
детали, мм |
|
|
|
*» |
*э |
V |
'р |
* Р |
0,5 |
12 |
4 |
25—50 |
8 |
4 |
25-50 |
0,8 |
12 |
5 |
50—75 |
10 |
5 |
50-75 |
1,0 |
12 |
5 |
75—100 |
10 |
5 |
75—100 |
1,5 |
16 |
7 |
100—150 |
12 |
7 |
100—150 |
2,0 |
20 |
8 |
100—150 |
15 |
8 |
100—150 |
3,0 |
25 |
10 |
150—200 |
|
|
|
4,0 |
25 |
12 |
|
|
|
|
* При сварке алюминиевых сплавов Dp увеличивают на 25 %, Sp — на 20 — 50 % в выбирают большие значения R , R V
удовлетворительного качества, но ограниченного количества без учета воздействия на процесс разных случайных и направ ленных (прогнозируемых) возмущений. В последнее время на метился другой — динамический подход, основанный на ана лизе устойчивости процесса сварки (рис. 20.14). Условие устой чивости определяется, например, малой вероятностью (0,5 или 1 %) появления непроваров (dmin) и выплесков (dm«)• Однако при ухудшении, например, состояния поверхности деталей из
сплавов алюминия |
после |
длительного хранения возрастает |
dB0M и снижается |
dmtx, что |
резко повышает вероятность вы |
плеска. Для предупреждения этого дефекта рекомендуется использовать повышенные усилия для расширения границ dmax. При сварке сталей отмечается износ электродов (увеличение площади рабочей поверхности), что приводит к уменьшению плотности тока и появлению непроваров (рис. 20.14,6). В этом случае целесообразно повышать йИом, например, за счет увели чения тока или времени сварки. Поэтому при выборе режимов рекомендуется проверить их на устойчивость, изменяя ток и сварочное усилие, моделируя изменения состояния поверхности деталей и т. п. Режимы точечной и шовной сварки (рис. 20.15) ряда конструкционных металлов приведены в табл. 20.8—20.13.
Режимы рельефной сварки зависят не только от свойств свариваемого металла, но и от исходных размеров рельефа (высоты и диаметра) (табл. 20.14).