Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Трещины («усы») в околошовной зоне, характерные для сплавов с широким интервалом кристаллизации и сварки на мягких режимах, обычно располагаются в области уплотняющего пояска под некоторым углом (часто 45') ) к поверхности ри шовной сварке вблизи контакта ролик — деталь появляются тРещины, параллельные поверхности деталей Основные меры борьбы с указан- ными дефектами заключаются в создании благоприятного напряженного состояния в ядре, характеризующегося наличием сжимающих напряжений (О,ж), до окончания кристаллизации. Это достигается непрерывным или ступенчатым повышением усилия (в 2 — 3 раза) сразу после выключения тока, когда металл находится в ТИХ (рис 29) Уменьшениескорости и величины проковки достигается при подогреве металла б дополнительным импульсом тока.
При стыковой сварке трещины про являются в виде расслоений металла, вызванных сильным искривлением волокон при осадке. Кроме того, в стыке могут наблюдаться рыхлоты при неполном удалении из зоны соединения жидкого металла. Предотвращение дефектов при стыковой сварке достигается улучшением рельефа оплавленной повеРхности, Увеличением бс« скорости осадки и другими средствами, Г которые приводят к наиболее полному удалению жидкого металла при минимально возможной степени деформации околошов- тс«« тсее нон зоны.
Изменение структуры и свойств сварного соединен и я может привести к снижению пластичности при соединении закаливающейся стали, увеличению зерна в околошовной зоне при длительном оплавлении, окисле- ОСНОВЪ| ВЫБОРА РЕЖИМОВ СВАРКИ В процессе сварки металл подвергается своеобразному термомеханическому воздействию (ТМВ), которое может привести к существенному изменению химического состава, структуры и свойств (прочности, пластичности и т. д.) исходного материала. Чувствительность металла к этим неблагоприятным изменениям определяется нию металла при чхудшеннн условии заРис. 29.
Схема напряженного соПри стыковой сварке стали в зоне стояния охлаждающегос я металла стыка на людает Обезуглерожннание пРи постОЯнном усилии Рд (напрЯ в асплавленметалла, которое р е связано с выгоранием жениЯ од и давление Р ном металле , и и ст пенчатом углерода и выдавливанием металла, нахо- ном м~~~~ Рд) Р У дящегося в жидком илн твердо-жидком вер о жидком приложении во время 1«ковочного усилия ~, (оа и р,) и плавном увесостоянии.
П оцессы массоперено- л чении у~~л~я» (з Рз~~ р роцессы а Π— соответственно растягйваюс а в значительной мере могут изменять О«ж— свойства и состав металла в контакте контакте щие и сжимающие напряжения электрод — деталь. Особую чувствительность к этим процессам обнаруживают сплавы с высокой теплопроводностью (алюминиевые и магниевые сплавы), а также металлы с легкоплавкими покрытиями— сталь с покрытиями цинка, свинца, кадмия и т, д. Наличие продуктов взаимодействия на поверхности деталей ухудшает их коррозионную стойкость, а повышенное выделение теплоты в контактах снижает стойкость электродов. Скорость накопления продуктон взаимодействия определяет при сварке указанных металлов момент зачистки (заточки) электродов (роликов).
Так, при точечной сварке магниевых сплавов стойкость электрода определяется обычно 10 — 20 точками (или одним обо. ро ом ролика) алюминиевых сплавов — 70 — 100 точками, оцинкованной стали— 500 †10 точек, низкоуглеродистой стали — 8,0 — 10 тыс. точек. 314 315 Контактная сварка Основы выбора режимов сварки Толщина диаметр тонкой л итого детали ядра Минимальная нахле- стка прн одноряд- ном шве Ширина шва Минимальный технологический шаг точек Коррозионио- стой к а я, жаропрочная сталь и сплавы Низко легированная сталь Минимальные значения Сталь, титаноиые сплавы Легкие сплавы"' Легкие сплавы 8,0 10,0 12 — !4 16 — 18 !8 — 20 24 — 26 28 — 30 34 — 36 38 — 43 6 8 !2 14 !6 20 26 34 44 8 1! !4 20 25 35 45 55 65 7 10 12 !4 !8 24 32 40 52 5 7 10 12 14 18 24 30 40 ф ф и м Ф а о ф ф ф и и о и к ф Рф о ф о фв Яф о $ оа ~о а ф о, о ф и А фи ф фо ф ф оф аф фф аф Ю ф Й о й и и а о чл 1 ло Ю ф о о а ь ф о и Х И о о ф л ф понятием сварнваемости.
Свариваемость в ряде случаев можно оценить и количественно, например сравнением некоторых свойств сварных соединений и исходного металла. Для каждого конкретного металла можно найти некоторый оптимальный ре— агоприятную программу нагрева и напряженного состояния, которая обеспечила бы получение соединений заданных размеров и наилу р . Рекомендуемые минималы!ые размеры соединений (граница не- наилучшую провара), выполненных точечной и шовной сваркой, приведены в табл, 3. Номинальные размеры соединений, устанавливаемые при выборе режима долж бьть ,4 льше минимальных с учетом колебаний значений парамет ов ены жима и технологических факторов. етров ре- 3. Размеры соединений при точечной и шовной сварке, мм лл Больши е значения — для точечной сварки, меньшие — для шовной. Величину проплавления в этом случае определяют для каждой из деталей отдельно.
Она должна находиться в пределах 30 — 80% б. При сварке деталей раз20е/ б. ной толщины минимальное проплавление тонкой детали дол о б о При рельефной сварке могут быть использованы как одиночные р еф и рельефы замкнутои формы для получения плотных соединений. Йаиболее распространены круглые рельефы, при этом диаметр основания рельефа составляет ориентировочно 25+ 0,75 мм, а его высота 0,45 + 0,25 мм !3). При стыковой сварке для равномерного нагрева и деформации обеих заготовок форма и сечение их должны быть приблизительно одинаковы, а разность в диаметрах не превышает 15% и в толщине 10% !5,8). В общем случае для определения оптимальной программы необходимо учитывать следующие факторы (табл. 4): особенности способа сварки; физико-химические и механические свойства сплава; чувствительность металла к ТМВ; свойства поверхностных пленок. Специфика контактной сварки заключается в следующем: химический состав зоны соединения не изменяется (точечная и шовная сварка) или изменяется незначительно (стыковая сварка); высокое давление, действующее на металл, практически исключает об азование пористости; ает о разосоз ават б возможность в широких пределах управлять давлением поз вол яет трещин; д ь благоприятное напряженное состояние и избегать образ р ования о ф н о, ф и в и и о и и Ь о, о ча О и и $ и и и и ф У о и и и Э 317 318 Контактная сварка Основы выбора режимов сварки значительная степень деформации облегчает разрушение и удаление окисных пленок; контактной сваркой легко соединяются лишь однородные металлы или сплавы на одной основе.
Величина удельного электросопротивления рр при комнатной температуре в значительной мере определяет необходимую силу сварочного тока. Коэффициенты тепло- и температуропроводности оказывают влияние на ширину зоны термического влияния, вероятность кристаллизации металла в процессе оплавления, температуру в контакте электрод — деталь и т. п. Степень теплопередачи снижается на жестких режимах сварки. С увеличением коэффициентов линейного расширения и температуропроводности повышается склонность металла к короблению. Степень коробления снижается при сварке с коночным усилием. Предел текучести и другие показатели пластичности, например сужение фт, определяют развитие пластической деформации и тем самым склонность к выплеску, полноту удаления окисных пленок и вероятность непроваров при стыковой сварке.
Степень пластической деформации повышается с ростом усилия и длительности нагрева. Чувствительность к термомеханическому циклу определяется составом сплава и типом диаграммы состояния. Термомеханическое воздействие на металл может быть в значительной мере снижено за счет рационального построения режимов по току и усилию с применением последующей термообработки в машине, использованием защитных сред и т.п. Высокая температура плавления и плотность пленок затрудняют их удаление при формировании электрического и физического контактов, особенно когда металл находится в твердом состоянии.
Наличие влаги в гидроокисных пленках, продуктах коррозии приводит к дополнительному окислению металла, вызывая образование непроваров и повышенный износ электродов. Влияние пленок на процесс сварки может быть уменьшено путем увеличения деформации металла, тщательной подготовки поверхностей деталей перед сваркой, нагревом в инертной или восстановительной атмосферах. Особенности контактной сварки позволяют определить принципы построения режимов соединения различных конструкционных материалов. Низкоуглеродистая сталь хорошо сваривается при относительно небольших токах и усилиях.
Она отличается малой чувствительностью к ТМВ, узким интервалом кристаллизации и поэтому может свариваться точечной сваркой при постоянном усилии одним импульсом тока малой длительности. В промышленности используют низкоуглеродистую сталь с различными покрытиями, улучшающими в основном коррозионную стойкость металла (например, оцинкованную, освинцованную, алитнрованную и хромированную сталь, а также сталь с фосфатнымн покрытиями). Мягкие покрытия снижают сопротивление деформации металла, что вызывает необходимость повышения сварочного тока (на 20 — 500а) по сравнению с точечной сваркой обычной стали. Основная трудность сварки материалов с такими покрытиями заключается в активном взаимодействии электродного и свариваемого металлов, что приводит к снижению коррозионной стойкости соединений и быстрому износу электродов, особенно при сварке оцинкованной и освинцованной стали.
Свариваемость улучшается при сварке на жестких режимах, уменьшении толщины покрытий, интенсивном охлаждении электродов (например, жидкими газами) и г. п. Удовлетворительные результаты достигаются и при рельефной сварке. Сварка фосфатированной стали возможна, если толщина покрытия не превышает 5 — 7 мкм. Для разрушения пленки в контактах рекомендуется использовать электроды со сферической рабочей поверхностью 131 Стыковая сварка низкоуглеродистой стали производится на воздухе, а окислы легко удаляются нз стыка при сравнительно невысоких давлениях и скоростях осадки. Соединения обладают достаточной прочностью и пластичностью и не тре- буют последующей термообработки. Н егированная и углеродистая сталь характельным изуется высоким сопротивлением пластической деформации, значительн сталлизации и склонностью к закалке, что вызывает существенное снижение пластичности металла и образование трещин.
Сила тока, как и в преды- дущ случае относительно невелика ые усилия и усилия осадки в 1,5 — 2 раза больше, чем при соединении в арочные, ость оплавле- металлов пр в редыдущей группы. При этом заметно повышаются скор ния и осадки деталей. Для предупреждения трещин в ядре рекомендуется о тся ковоч- ное усилие при т толщине деталей ~ !,5 мм. Снижение сопротивления деформации об азованию трещин достигается прн относительно медленноь и склонности к р " и шовной сва ке греве и охла д аждении зоны соединения. С этой целью при точечной г имп льсный Р используются мягкие режимы сварки, модуляция тока или мно о у — неваи( е два или три импульса), а при стыковой сварке — р д р- тельный подогрев и последующая термообработка как в самон машин, т е акис помощью другйх нагревательных устройств.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
