Требования к контактной сварке

Контактная сварка

Контактная сварка — это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.

Родоначальник контактной сварки — английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), который в 1856 г. впервые применил стыковую сварку. В 1877 г. в США Элиху Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В том же 1877 г. в России Н.Н.Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной (роликовой) сварки. На промышленную основу в России контактная сварка была поставлена в 1936 г. после освоения серийного выпуска контактных сварочных машин.

Преимущества контактной сварки перед другими способами:

  • Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02. 1,0 с)
  • Малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха)
  • Высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика
  • Это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации

Основные способы контактной сварки — это точечная, шовная (роликовая) и стыковая сварка.

Машины для контактной сварки бывают стационарными, передвижными и подвесными (сварочные клещи). По роду тока в сварочном контуре могут быть машины переменного или постоянного тока от импульса тока, выпрямленного в первичной цепи сварочного трансформатора или от разряда конденсатора. По способу сварки различают машины для точечной, рельефной, шовной и стыковой сварки.

Любая машина для контактной сварки состоит из электрической и механической частей, пневмо- или гидросистемы и системы водяного охлаждения (рис. 1).

Рис. 1. Типовые схемы машин для контактной точечной (а), шовной (б) и стыковой (в) сварки:
1 — трансформатор; 2 — переключатель ступеней; 3 — вторичный сварочный контур; 4 — прерыватель первичной цепи; 5 — регулятор; 6 — привод сжатия; 7- привод зажатия деталей; 8 — привод осадки деталей; 9 — привод вращения роликов; 10- аппаратура подготовки; 11 — орган включения

Электрическая часть включает в себя силовой сварочный трансформатор 1 с переключателем ступеней 2 его первичной обмотки, с помощью которого регулируют вторичное напряжение, вторичный сварочный контур 3 для подвода сварочного тока к деталям, прерыватель 4 первичной цепи сварочного трансформатора 1 и регулятор 5 цикла сварки, обеспечивающий заданную последовательность операций цикла и регулировку параметров режима сварки.

Механическая часть состоит из привода сжатия 6 точечных и шовных машин, привода 7 зажатия деталей и привода 8 осадки деталей стыковых машин. Шовные машины снабжены приводом 9 вращения роликов.

Пневмогидравлическая система состоит из аппаратуры 10 подготовки (фильтры, лубрикаторы, которые смазывают движущиеся части), регулирования (редукторы, манометры, дросселирующие клапаны) и подвода воздуха к приводу 6 (электропневматические клапаны, запорные вентили, краны, штуцера).

Система водяного охлаждения включает в себя штуцера разводящей и приемной гребенок, охлаждаемые водой полости в трансформаторе 1 и вторичном контуре 3, разводящие шланги, запорные вентили и гидравлические реле, отключающие машину, если вода отсутствует или ее мало.

Все машины снабжены органом включения 11. У точечных и шовных машин это ножная педаль с контактами, у стыковых — это комплект кнопок. С органов управления поступают команды на сжатие «С» электродов или зажатие «3» деталей, на включение «Т» и отключение «О» сварочного тока, на вращение «В» роликов, на включение «а» регулятора цикла сварки. Эти команды отрабатываются соответствующими блоками машины, обеспечивая выполнение операций цикла сварки.

Кроме универсальных применяются специальные машины, приспособленные для сварки конкретных конструкций и типов размеров изделий. Примером могут служить машины для контактной точечной сварки кузовов автомобилей, встроенные в автоматические линии, машины для стыковой сварки оплавлением продольных швов труб в прокатном производстве.

Электроды в контактной сварке служат для замыкания вторичного контура через свариваемые детали. Кроме этого при шовной сварке электроды-ролики перемещают свариваемые детали и удерживают их в процессе нагрева и осадки.

Важнейшая характеристика электродов — стойкость, способность сохранять исходную форму, размеры и свойства при нагреве рабочей поверхности до температуры 600 0 С и ударных усилиях сжатия до 5 кг/мм 2 . Электроды для точечной сварки — это быстроизнашивающийся сменный инструмент сварочной машины. Для изготовления электродов используют медь и жаропрочные медные сплавы — бронзы. Это может быть хромоциркониевая бронза БрХЦрА; кадмиевая БрКд1; хромистая БрХ; бронза, легированная никелем, титаном и бериллием БрНТБ или кремний-никелевая бронза БрКН-1-4. Последние две бронзы обладают повышенной износостойкостью, из них можно изготавливать электроды-губки стыковых машин. Материалы для электродов должны обладать также высокой электро- и теплопроводностью, чтобы их нагрев в процессе сварки был меньше. Температура разупрочнения бронз не превышает 0,5 их температуры плавления, а рабочая поверхность электрода нагревается до 0,6 Тпл. При таких условиях электродные бронзы относительно быстро разупрочняются. Повысить износостойкость электродов можно, используя технологические факторы. Сварку алюминиевых и магниевых сплавов лучше производить на конденсаторных машинах, а не на машинах переменного тока. Вместо механической зачистки нужна химическая очистка поверхности, травление и пассивация. Расстояние l от рабочей поверхности до дна охлаждающего канала (рис. 2) не должно превышать 10. 12 мм, увеличение его до 15 мм повышает износ электрода в 2 раза. При сварке черных металлов стойкость электродов можно повысить в 3. 4 раза только за счет сферической заточки электрода и снижения темпа сварки до 40. 60 точек в минуту.

Рис. 2. Схемы электродов для точечной сварки:
а — с наружным посадочным конусом; б — колпачковых

Электрод должен иметь минимальную массу, удобно и надежно устанавливаться на сварочной машине. Диаметр D должен обеспечивать устойчивость электрода против изгиба при сжатии его усилием сварки, а также возможность захвата инструментом для снятия. Внутренний диаметр должен обеспечивать ввод трубки с охлаждающей водой и выход воды, обычно d = 8 мм. Длина конусной части для крепления электрода в свече машины l1 32 мм. Диаметр рабочей части электрода выбирают в зависимости от толщины кромок свариваемых деталей dэ = 3S. Стойкость электродов с наружным посадочным конусом (рис. 2, а) обычно не превышает 20 000 сварок. Стойкость колпачковых электродов (рис. 2, б) с внутренним посадочным конусом достигает 100 000 сварок вследствие лучших условий охлаждения. Для сварки деталей сложной конфигурации в труднодоступных местах применяют фигурные электроды.

Электроды для рельефной сварки конструктивно приближаются к форме изделия. В простейшем случае это плиты с плоской рабочей поверхностью.

Электроды-ролики шовных машин имеют форму дисков. Ширина рабочей поверхности ролика В и его толщина Н зависят от толщины S свариваемой детали.

Токоведущие губки стыковых машин по форме и размерам должны соответствовать поперечному сечению свариваемых деталей. Длину губок выбирают такой, чтобы обеспечить соосность деталей и предотвратить их проскальзывание при осадке. При сварке стержней она составляет 3. 4 их диаметра, а при сварке полос — не менее 10 толщин полосы.

При подготовке поверхностей к контактной сварке должны выполняться три основных требования: в контактах электрод-деталь должно быть обеспечено как можно меньшее электрическое сопротивление Кэ-д —> min), в контакте деталь-деталь сопротивление должно быть одинаковым по всей площади контакта. Сопрягаемые поверхности деталей должны быть ровными, плоскости их стыка при сварке должны совпадать.

Выбор конкретного способа подготовки поверхностей определяется материалом деталей, исходным состоянием их поверхностей, характером производства. Для штучного и мелкосерийного производства необходимо предусмотреть операции правки, рихтовки, обезжиривания, травления или зачистки, механической обработки. В условиях крупносерийного и массового производства, где обеспечивается высокое качество исходных материалов в заготовительном и штампопрессовом производствах, подготовку поверхностей перед сваркой можно не делать. Исключение составляют детали из алюминиевых сплавов, требующих обработки поверхности не ранее чем за 10 ч до сварки.

Критерием качества подготовки поверхности является величина контактных сопротивлений Rэ-д и Rд-д. Для их измерения детали зажимают между электродами сварочной машины, но сварочный ток не включают. Сопротивление измеряют микроомметром при помощи щупов. Для сталей сопротивление более 200 мкОм свидетельствует о плохом качестве поверхности. Высокое Rэ-д приводит к перегреву электродов и подплавлению поверхности деталей, вследствие чего происходит наружный и внутренний выплеск металла и образуется чрезмерная вмятина под электродами.

Основные параметры режима всех способов контактной сварки — это сила сварочного тока, длительность его импульса и усилие сжатия деталей. Теплота в свариваемом металле выделяется при прохождении через него импульса тока Iсв длительностью t в соответствие с законом Джоуля-Ленца:

где за Rсв принимают сопротивление столбика металла между электродами. При расчете сварочного тока, времени импульса, сварочного трансформатора Rсв — исходный параметр, так как его легко рассчитать, зная материал детали, ее толщину и требуемую температуру сварки. При этом сопротивлениями в контактах между деталями и между электродами и деталями пренебрегают.

Согласно закону Джоуля-Ленца увеличение Rсв должно увеличивать количество выделяющейся теплоты. Но по закону Ома

где U2 — напряжение на вторичном контуре сварочной машины, a Z — полное сопротивление вторичного контура, в которое входит Rсв. Поэтому при увеличении Rсв уменьшится Iсв, а он входит в закон Джоуля-Ленца в квадрате. Следовательно, увеличение Rсв не всегда увеличивает количество выделяющейся при сварке теплоты, многое зависит от соотношения Rсв и полного сопротивления вторичного контура сварочной машины. Отсюда следуют несколько практических выводов. С ростом общего сопротивления вторичного контура от 50 до 500 мкОм тепловыделение в зоне сварки уменьшается по мере падения Rсв примерно в 10 раз. Недостаток тепла компенсируется увеличением мощности (U2) или времени сварки. Сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (

50 мкОм) сопровождается интенсивным ростом нагрева по мере падения Rсв в процессе увеличения сварного ядра. При достижении равенства Rсв = Z нагрев достигает максимума, а затем, по мере еще большего снижения Rсв (по достижении требуемого размера ядра), уменьшается. Таким образом, сварка на контактных машинах с малым сопротивлением вторичного контура (а их большинство) сопровождается нестационарным нагревом и нестабильным качеством соединений. Уменьшить этот недостаток можно надежным сжатием зачищенных деталей, обеспечивающим поддержание Rсв на минимальном уровне, либо поддерживая высокий уровень Rсв за счет слабого сжатия деталей и разделения импульса сварочного тока на несколько коротких импульсов. Последнее еще и экономит энергию и обеспечивает прецизионное соединение с остаточной деформацией 2. 5 %.

Смотрите так же:  Приказ 359 по лейкозу

При сварке на машинах с большим сопротивлением вторичного контура (> 500 мкОм) снижение Rсв в процессе сварки практически не влияет на выделение теплоты, нагрев остается стационарным, что характерно для сварки на подвесных машинах с длинным кабелем во вторичном контуре. Сваренные на них соединения обладают более стабильным качеством.

Качество сварных соединений, выполненных контактной сваркой, определяется подготовкой поверхностей к сварке, а также правильным выбором параметров режима и их стабильностью. Основной показатель качества точечной и шовной сварки — это размеры ядра сварной точки. Для всех материалов диаметр ядра должен быть равен трем толщинам S более тонкого свариваемого листа. Допускается разброс значений глубины проплавления в пределах 20. 80 % S. За меньшим из этих пределов следует непровар, за большим — выплеск. Глубина вмятины от электрода не должна превышать 0,2 S. Размер нахлестки в точечных и шовных соединениях должен выбираться в пределах 2,5. 5,0 диаметров ядра.

Основные дефекты сварных соединений при точечной и шовной сварке — это непровар, заниженный размер литого ядра, трещины, рыхлоты и усадочные раковины в литом ядре и выплеск, который может быть наружным, из-под контакта электрод — деталь, и внутренним, из-под контакта между деталями. Причины этих дефектов — недостаточный или избыточный нагрев зоны сварки из-за плохой подготовки поверхностей и плохой сборки деталей или из-за неправильно выбранных параметров режима сварки.

При стыковой сварке по тем же причинам могут возникать непровары. Перегрев зоны сварки может вызвать структурные изменения (укрупнение зерна) и обезуглераживание сталей. Это ухудшает механические свойства соединений.

Контролируют качество контактной сварки чаще всего внешним осмотром, а также любыми методами неразрушающего контроля. Сложность контроля состоит в том, что этими методами непровар не выявляется, так как поверхности деталей плотно прижаты друг к другу, в их контакте образуется «склейка», проникающие излучения, магнитное поле и ультразвук не отражаются и не ослабляются. Наиболее оперативный метод контроля — разрушение контрольных образцов в тисках молотком и зубилом. Если непровара нет, разрушение происходит по целому металлу одной из деталей, можно измерить диаметр литого ядра при точечной и шовной сварке.

Источник: Сварка и резка материалов. М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин. -М.

Охрана труда при контактной сварке.

Для соединения металлических частей небольшой толщины в больших количествах и в стандартной конфигурации часто применяется контактно точечная сварка. По определению это такой термомеханический способ соединения металлических деталей, где для получения неразъемного соединения применяется одновременное воздействие двух физических процессов – нагрев током и давление. Теплота в данном процессе выделяется при прохождении тока через точку контакта заготовок. Наибольшее количество тепла выделяется в месте контакта деталей и прилегающих к этому месту областях металла.

Нужно помнить, что для работы на аппаратах точечной сварки допускаются только арматурщики, которые прошли специальный инструктаж о порядке работы на таких аппаратах и соблюдении в процессе работы правил техники безопасности.

Основные требования к технике безопасности при работе персонала на аппаратах для контактной сварки связаны с возможностью в процессе работы получения оператором агрегата ожогов от брызг металла, поражения электрическим током, травм от движущихся деталей и заготовок.

Хотя напряжение на обмотке вторичного трансформатора не более 24 В, что не представляет опасности для жизни и здоровья персонала, нужно учитывать, что напряжение на первичной обмотке того же трансформатора будет достигать 220-380 В. Если же при работе данного агрегата используются схемы с конденсаторными машинами, то напряжение на контактах может достигать в некоторые моменты более 1000 В. В некоторых случаях возможен пробой изоляции в обмотке. Следовательно, все детали вторичного контура машины должны иметь надежное заземление с малым сопротивлением. При этом провод для заземления должен быть сечением не менее 4 кв. мм для открытой проводки, и не менее 5 кв. мм для закрытой проводки. Учитывая возможные параметры напряжения при нарушении изоляции и пробое эти параметры должны контролироваться особо.

Элементы для управления агрегатом точечной сварки находятся под напряжением не более 36 В. Следовательно, прикосновения к таким элементам, как рычаги и педали управления, управляющие кнопки не могут нести непосредственной угрозы здоровью персонала. Тем не менее, в процессе работы агрегатов все управляющие шкафы должны быть закрыты. На конденсаторных машинах в обязательном порядке регулярно должны контролироваться блокировочные устройства. Также существенным с точки зрения охраны труда, является быстрый доступ к отключающим рычагам управления, рубильникам и кнопкам.

Требования, предъявляемые к качеству контактной сварки

Контактная сварка признается качественной, если выполняется по крайней мере пять требований:

• геометрические размеры сварного соединения — диаметр ядра, глубина проплавления и глубина вмятины, шаг между сварными точками, величина нахлестки, расстояние точки от края листа — соответствуют ГОСТ 15878—79;

• сборочные размеры соответствуют чертежу изделия;

• прочность и герметичность соединения соответствуют техническим условиям чертежа изделия;

• приемочный уровень дефектов сварного соединения не превышает нормативного для данного изделия;

• соединение удовлетворяет требованиям безопасной эксплуатации.

Для обеспечения этих специальных требований стандарты серии ИСО 9000 предусматривают строгую систему мер:

• должны быть сформулированы требования к содержанию договора на поставку свариваемых материалов как в части наличия сертификата качества исходного материала, так и в части устранения дефектной продукции или возмещения понесенных расходов на всех стадиях использования дефектного материала;

• процесс разработки конструкторской и технологической документации должен быть регламентирован рядом основополагающих стандартов предприятия (СТП). Кроме того, СТП регламентируют также:

порядок и правила разработки и контроля конструкторской, технологической и эксплуатационной документации;

установление и обеспечение уровня надежности и безопасности готовой продукции;

проведение различных испытаний деталей, узлов, агрегатов и изделия в целом в процессе разработки проекта;

• производитель должен обеспечить управляемость процессами производства, что возможно, если:

технологические процессы, оборудование, оснастка обеспечивают изготовление продукции в соответствии с техническими требованиями;

вводимые в процесс материалы соответствуют техническим требованиям;

квалификация персонала соответствует сложности выполнения работ с уровнем качества, удовлетворяющим требованиям нормативной документации;

применяемые средства измерения и контроля аттестованы;

вся продукция, находящаяся в производстве и на складах, хранится и транспортируется в условиях, обеспечивающих сохранность исходного качества;

параметры окружающей среды соответствуют установленным требованиям;

технология изготовления и контроля определены и документированы;

инструкции, процедуры по техническому обслуживанию и ремонту оборудования определены и документированы;

организован непрерывный контроль и управление специальными процессами, во время технологического цикла которых качество процесса, например качество контактной сварки, можно проверить не иначе как методом разрушения;

• выпускать качественную продукцию может только персонал, обученный на всех уровнях. Поэтому необходимо выполнение следующих требований к подготовке персонала:

административно-управленческий персонал и его руководители должны знать и уметь применять критерии оценки эффективности системы обеспечения качества продукции;

инженерно-технический персонал (конструкторы, технологи, экономисты, ремонтники, от качества работы которых зависит от 60 до 85 % возможных дефектов) должен знать и уметь применять все методы управляющих воздействий на качество на всех стадиях производства;

руководители производственных подразделений (начальники цехов, их заместители, начальники участков, мастера), рабочие основных и вспомогательных подразделений, контролеры должны знать и понимать основные принципы международных стандартов качества серии ИСО 9000 и, самое главное, знать все критерии оценки качества выпускаемой продукции конкретно в своем цехе, на своем участке, рабочем месте.

При оценке выполнения работником своих обязанностей особое внимание обращается на то, насколько правильно выполняется работа исполнителя на всех ее этапах.

Рассмотрим в качестве примера реального обеспечения качества систему обеспечения качества в условиях массового производства в ОАО «АВТОВАЗ».

Первой особенностью системы управления качеством на этом предприятии является тотальное планирование и оценка качества на всех уровнях структуры завода через показатели качества:

в бригадах для рабочих команд — через нормативные показатели;

цехах, отделах для линейного персонала — через комплексный показатель;

заводоуправлении для функционального руководящего состава — через фактические показатели качества, т.е. объем сертифицированной продукции и систем качества, рекламаций, потерь от брака.

Сертификация продукции — удостоверение аккредитованным органом того, что данный автомобиль соответствует требованиям нормативно-технической документации и может быть продан на рынке какой-либо страны.

Сертификация системы качества — удостоверение того, что система качества проверяемого предприятия соответствует стандартам, например серии ИСО 9000.

Нормативные показатели качества для бригад (10…15 чел.) устанавливаются отделом методов контроля подразделений на основе статистических данных. В норматив качества для бригад основных рабочих по контактной сварке включаются следующие факторы:

• наличие нарушения технологических процессов;

• уровень дефектности и брака в сварных соединениях по сравнению с допустимой нормой (не более 3 %);

• наличие претензий по качеству от участков, цехов последующей обработки, сборки;

• культура производства, включающая чистоту рабочего места, порядок в местах хранения инструмента, оснастки; соблюдение правил складирования, хранения и транспортировки деталей, правил установки и размещения тары; выполнение правил ношения спецодежды и использования защитных приспособлений; соблюдение правил техники безопасности;

• новые идеи, новации, совершенствования.

На достижение высоких показателей качества работы направлена специальная система морального и материального поощрений. Характерно, что в ОАО «АВТОВАЗ» за брак с рабочих не удерживают, а за хорошее качество — премируют. Так, при соблюдении норматива качества рабочие бригады премируются в размере 10 % тарифной ставки, а при сокращении дефектов и брака против норматива — еще до 10%; таким образом, премия может достигать 20 % тарифа. Кроме того, за новации также выплачивается премия в размере до 10% тарифной ставки.

Второй особенностью вазовской системы обеспечения качества является то, что технология предусматривает наличие специальных резервных «дефектных» площадок, оснащенных необходимым оборудованием, где оперативно устраняются дефекты, обнаруженные в процессе сборки, сварки.

Третьей особенностью вазовской системы качества являются заранее предусмотренные операции по принудительной ежедневной замене быстроизнашиваемого инструмента (электроды для контактной сварки, резцы), а в нережимное время (3 смена) один раз в год производится принудительная чистка гидравлических систем.

Смотрите так же:  Почему накопительная пенсия с 1967 года

Четвертой особенностью вазовской системы качества является создание централизованной специализированной ремонтной службы с четкой системой материально-технического обеспечения ремонта запасными частями и финансирования работ за счет средств амортизации. При этом оплата труда рабочих-ремонтников в 1,5 раза выше, чем основных рабочих.

Для обеспечения бесперебойной качественной работы оборудования при основных производствах созданы отделы анализа и планирования ремонта оборудования (участки ремонта оборудования, склады при каждом цехе) и ремонтно-механические цеха, которые совместно со службами главного механика и энергетика, а также корпусом вспомогательных цехов в состоянии своими силами оперативно и качественно решать любые технические вопросы по поддержанию в рабочем состоянии на протяжении уже 30 лет 22 тыс. ед. технологического оборудования, в том числе 258 автоматических линий.

Требования к сварным конструкциям при точечной и шовной сварке

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Одно из основных требований — удобство подхода электродов к зоне сварки (узлы «открытого» или «полуоткрытого» типа). Наиболее удобны для сварки открытые панели (рис. 20.8), наименее — узлы коробчатой формы, обечайки и трубы малого диаметра и т. п. Детали для точечной и шовной сварки обычно изготовляют из листов и профилей. Если к конструкции не предъявляются требования по герметичности, то применяют точечную сварку; шовная сварка обеспечивает получение прочных плотных швов. При изготовлении герметичных отсеков, баков и т. п. выполнение элементов жесткости меньшей толщины при местном разрушении не нарушит плотности обшивки. При затрудненном доступе к зоне сварки используют одностороннюю сварку.

ГОСТ 15878—79 устанавливает основные конструктивные элементы соединений (рис. 20.9) для групп А и Б. Соединения группы А более прочны вследствие больших диаметров ядра.

Наиболее важные элементы, определяющие прочность (герметичность) сварных соединений — расчетный (минимальный) диаметр ядра (точечная сварка) и ширина шва (шовная сварка). При достижении требуемых их величин обеспечивается необходимая и стабильная прочность (плотность швов). Фактический диаметр ядра должен быть не меньше указанного в табл. 20.4.

При наладке режима сварщик устанавливает диаметр ядра (dном) на 15—25 % больше минимального, указанного в табл. 20.4, для компенсации колебаний параметров режима, например, уменьшения тока, состояния поверхностей деталей и т. п.

Для расчетов d рекомендуется ряд эмпирических формул:

d=2s+ (2÷3) мм, d=5s 1/2 или 4s 23 .

Повышение технического уровня современных сварочных машин позволяет в ряде случаев уменьшить d на 20—30 %, с одновременным увеличением количества точек, что дает возможность снизить энергоемкость процесса, массу соединений за счет уменьшения ширины нахлестки, повысить циклическую прочность соединений и стойкость электродов и, следовательно, производительность процесса (ГОСТ 15878—79).

Международный институт сварки предлагает стандарт, в котором предусмотрено три ряда dmin и dном (табл. 20.5). При этом выделяются две группы — стали и алюминиевые сплавы, для которых dmin и dcр (или dном) меньше, так как для их соединения требуются токи большей силы.

Следует также обратить внимание на то, что для сталей dср больше dmin на 15%, а для алюминиевых сплавов — приблизительно на 25 %, что очевидно свидетельствует о меньшей стабильности процесса сварки сплавов алюминия из-за их высокой активности к кислороду, насыщению влагой и т. п.

Величина проплавления (относительная высота ядра) h/s должна находиться в пределах 20—80 % толщины каждой детали. Для титановых сплавов из-за их низкой теплопроводности проплавление может достигать 95 %, а для большинства сплавов оно составляет

Глубина вмятины g (g1) должна быть меньше 20 % толщины детали, и лишь при сварке деталей неравных толщин эта величина на тонкой детали может достигать 30 %.

Минимальное расстояние (шаг) tш между центрами соседних точек выбирается из условия ограничения шунтирования тока при сохранении высокой прочности шва.

Перекрытие литых зон герметичного шва f должно быть не меньше 25 % длины литой зоны l. В среднем же перекрытие устанавливается 50%.

Минимальная величина нахлестки В — наименьшая ширина сопрягаемой части соединяемых деталей без учета радиуса скругления соседних элементов (стенки, полки). При r 1,25 мм. Размеры соединений приведены в табл. 20.6.

МИС рекомендует для сварки малоуглеродистой стали рельефы, размеры которых приведены на рис. 20.12.

Волченко В.Н. Сварка и свариваемые материалы т.2. -M.1996

Контактная сварка для новичков

Как и все виды сварки, данный способ имеет определенные преимущества и недостатки, которые способствуют выбору заказчика либо исполнителя работы в пользу упомянутого процесса. В целом, контактная сварка подразумевает под собой нагрев металла, который образует некоторые соединения в материале, вызванные влиянием электрического тока и пластической деформации, которая происходит в зоне соединения.

Контактную сварку вряд ли можно отнести к научно-промышленным открытиям современности. Прототипы процесса использовались еще во второй половине XIX века, а уже в 30-х годах прошлого века данный вид сварки уже хорошо был известен в «промышленных» кругах.

Если говорить о преимуществах контактной сварки, то следует выделить следующие моменты:

  • высокий уровень производительности;
  • низкая потребность во вспомогательных материалах;
  • отсутствие большого количества требований к сварщику за счет минимального управления и немногочисленных параметров, которые не оказывают никакого отрицательного влияния на качество и надежность сварных соединений;
  • экологичность – второе имя данного вида сварки;
  • при желании процесс с легкостью можно автоматизировать до нужных параметров.

В целом, есть определенные детали, которые непосредственно влияют на контактную сварку и используемый металл. Собственно, следует помнить, что для осуществления процесса могут использовать различные специальные (для этой сварки) машины: стационарные, передвижные или подвесные. Также машины делятся на те, которые воздействуют с переменным или постоянным током от импульса тока. Кроме того, машины еще делят и на своеобразную классификацию, в основе которой лежит способ сварки – точечный, рельефный, шовный или стыковой.

Важную роль в ходе контактной сварки играют электроды, которые замыкают вторичный контур через детали, поддающиеся сварке. Особенно они эффективны в шовном способе, так как электроды удерживают детали на протяжении всего времени, когда металл нагревается.

Собственно, подготавливая материал к контактной сварке, необходимо запомнить следующие требования:

  • контакт электрода и детали должен подвергаться минимальному электрическому сопротивлению (чем меньше – тем лучше);
  • контакт между двумя деталями должен подвергаться одинаковому сопротивлению, которое будет распределяться по всему контакту равномерно.

Кроме того, к сопрягаемым поверхностям деталей также выдвигаются минимальные требования. В частности, они должны быть ровными и во время контактной сварки их стыковые плоскости должны совпадать. Стоит отметить, что методы подготовки металла к процессу зависят от материала, исходного состояния и характера производства.

Например: в случае мелкосерийного производства необходимо осуществить рихтовку, зачистку, обезжиривание, правку и механическую обработку.

В целом, определившись с исходными показателями металла и осуществив соответствующий подготовительный этап перед контактной сваркой, можно переходить к параметрам режима. Параметры также зависят от материала и проведенной подготовки. К этому нужно подойти ответственно, ведь в случае неправильных параметров конечный металл будет со значительными дефектами: непровар, трещины, выплеск и т.д.

Процесс контактной сварки можно контролировать внешним осмотром, также используются любые другие способы контроля, которые не оказывают разрушающего влияния на металл. В основном все дефекты можно заметить, но непровар придется устранять путем удаления места сварки с последующей переваркой. Собственно, для осуществления контактной сварки понадобится больше теоретической подготовки и немного оборудования.

Контроль качества контактной сварки

Получение изделий высокого качества, выполняемых с применением контактной сварки, возможно только в том случае, если на предприятии осуществляются три вида контроля: предварительный, контроль в процессе сварки и окончательный контроль готового изделия или узла. Предварительный контроль заключается в проверке всех звеньев производства:

1) технического состояния сварочного оборудования: износ узлов машины, крепление электродов, сопротивление контактов вторичной цепи, координация работы электрических и механических узлов. Для устранения неполадок в работе машин необходим своевременный планово-предупредительный ремонт;
2) обеспечения рабочих (сварщика и наладчика) исправными приспособлениями, инструментом, а также электродами контактных машин;
3) формы, размеров и состояния поверхностей деталей, поступающих на сварку. В соответствии с техническими условиями и технологией назначается выборочная или 100%-ная проверка деталей;
4) исходного материала по данным сертификата или по результатам химического анализа и механических испытаний. Контроль выполняется до подачи металла в заготовительный цех;
5) хранения металла, деталей, заготовок; должна быть исключена возможность их ржавления, загрязнения, повреждения поверхности, кромок и т. п.

Контроль в процессе сварки заключается в систематической проверке установленного режима сварки: величины сварочного тока, длительности включения тока, усилия сжатия между электродами (при точечной и шовной сварке) и усилия осадки (при стыковой сварке). При стыковой сварке проверяются также установочная длина, величина и скорость оплавления и осадки (под током и без тока). При шовной сварке замеряются скорость перемещения изделия и ширина рабочей поверхности электрода; при точечной сварке — диаметр электрода.
Параметры режима контактной сварки проверяются при помощи контрольных приборов и приспособлений, что позволяет стабилизировать режим, а следовательно, и качество сварных соединений.

Окончательный контроль сваренного узла или изделия выполняется способами, установленными технологией и техническими требованиями, предъявляемыми к этим изделиям. В некоторых случаях попутно с контролем самих изделий проверке подвергаются образцы. Контроль может осуществляться с разрушением или без разрушения.

Внешний осмотр. Сварные точки, шов и стыки осматриваются невооруженным глазом или при помощи лупы 2,5—7-кратного увеличения. В сваренном изделии проверяются шаг и диаметр точек в соответствии с чертежом и технологией, расстояние точек от края отбортовки или нахлестки, это расстояние должно быть достаточным, чтобы не происходили разрывы кромки и сильные выплески. В стыковых соединениях не должно быть перекосов и смещений сваренных деталей. В изделиях, сваренных на шовных машинах, проверяется расстояние шва от кромки изделия, выполнение «замков» (перекрытий начала и конца шва). Кроме того, контролируется качество самих точек, швов и стыков. Точка должна быть круглой (если чертежом и технологией не предусмотрена другая ее форма); цвета побежалости вокруг точки должны быть расположены равномерными кольцами. Глубина вмятины должна быть одинакова по всей поверхности отпечатка и не более 10% толщины одного листа (при сварке листов разной толщины эти цифры относятся к более тонкому листу). В деталях, изготовленных под декоративное покрытие, вмятины (с одной стороны детали) не допускаются.

Смотрите так же:  Договор комиссии обязательные требования

При осмотре изделий, выполненных рельефной сваркой, устанавливается плотность прилегания деталей, а так же признаки, характеризующие равномерный нагрев.
Изделия, сваренные на шовных машинах, должны иметь шов с одинаковой на всем его протяжении шириной отпечатка и равномерной глубиной вмятины (в тех же пределах, что и для точечной сварки), с равномерной чешуйчатостью, характеризующей стабильную величину перекрытия точек. Если сварка производилась роликом, вращаемым стальной шарошкой, на поверхности шва неизбежно будут следы накатки; однако эта накатка не должна быть резкой и острой.

Стык, выполненный сваркой сопротивлением, должен иметь равномерное по всему периметру и достаточное по величине утолщение, не должно быть расслоений. Стык, сваренный оплавлением, должен иметь равномерно выдавленный металл и грат и небольшую зону нагрева. В сварных соединениях не должно быть дефектов.
Для оценки результатов внешнего осмотра всех видов сварки контролер должен иметь эталонный образец изделия, узла или ряда сварных соединений.

Технологическая проба. Для выявления скрытых дефектов, невидимых невооруженным глазом, в процессе изготовления партии деталей производится технологическая проба. Технологическая проба необходима также в следующих случаях: перед началом изготовления нового изделия или узла; при передаче изделия на машину другого типа или иной мощности; при изменении параметров режима. Образцы для пробы изготовляются по той же технологии, что и изделие: марка металла, подготовка поверхности, обработка торцов (при стыковой сварке), оборудование и режим те же, что и для изготовления изделия. Если невозможно обеспечить эти условия, то образцы для технологической пробы вырезают из изделий.

Для разрушения образцов технологической пробы используются тиски, зубило и простейшие приспособления. Для облегчения разрушения образцов, выполненных точечной и шовной сваркой, можно применять специальное зубило. Образцы должны разрушаться со сквозным вы-рывом по околоточечной или околошовной зоне. При значительных толщинах свариваемых деталей может получаться и несквозной вырыв; однако технологическую, пробу следует считать удовлетворительной в том случае, если глубина лунки от вырванной точки составляет не менее 30% толщины листа, из которого вырвана точка.

При разрушении образца скручиванием можно определить диаметр литого ядра точки и обнаружить некоторые внутренние дефекты (трещины, раковины, выплески).
Стыковые соединения испытывают путем изгиба сваренных образцов. Соединение плохого качества разрушается по месту сварки; при этом обнаруживаются внутренние дефекты. В стыке хорошего качества дефекты отсутствуют, поэтому и угол загиба имеет достаточную величину. На предприятиях, где широко используется стыковая сварка, при изготовлении составного режущего инструмента проводятся испытания ударом. Заготовки, сваренные из разных сталей, например, углеродистой и быстрорежущей, испытывают ударами о край стальной плиты: силу удара устанавливают опытным путем. Хрупкое соединение от удара разрушается. При массовом производстве инструмента применяют специальные приспособления для испытания на удар и кручение.

Образцы шовной сварки на непроницаемость испытывают, наливая керосин в специально изготовленный карман, швы которого предварительно обмазывают мелом.
Механические испытания. Изделия, сваренные в стык, испытывают на прочность и пластичность. Прочность определяется при растяжении, а пластичность углом загиба. Прочность детали или образца считается удовлетворительной, если при растяжении разрыв произошел по основному металлу. Допускаемый угол загиба зависит от марки свариваемого металла и устанавливается техническими условиями. Точечные и шовные сварные соединения испытывают на срез. Для этих испытаний изготовляют образцы. Так как при испытаниях необходимо учитывать влияние шунтирования сварочного тока предыдущей точкой, то образцы делаются многоточечными; сваренную пластину разрезают на полоски с одной точкой. Контрольные пластины должны быть сварены из металла той же марки и толщины, с такой же подготовкой поверхности, как и изделия, или же образцы вырезают из сваренного изделия.

Результаты механических испытаний образцов точечной сварки на срез и шовной сварки на разрыв считаются удовлетворительными, если разрушающее усилие будет не ниже установленного для металла данной марки и толщины. При этом образцы точечной сварки должны разрушиться со срезом литого ядра точки или же с вырывом — как сквозным, так и несквозным.

Необходимым условием требуемой прочности шовной сварки является разрушение образца с разрывом полосы по основному металлу. Разрушение этих образцов со срезом по сечению шва указывает на непровар или малый диаметр литого ядра каждой точки.
Очень важна как показатель хорошего качества сварки стабильность результатов механических испытаний.
Механическим испытаниям подвергают не менее десяти образцов. Допускаются следующие отклонения в результатах механических испытаний от требуемых: из десяти испытанных образцов только в двух может быть допущено снижение разрушающего усилия на 10%.

Пневматические испытания. Образцы или изделия, выполненные шовной сваркой, подвергаются испытаниям на герметичность.
Через штуцер его наполняют сжатым воздухом до давления 0,35 ати и погружают в воду, выходящие пузырьки воздуха указывают места неплотностей в шве. Так же испытывают и готовые изделия или узлы. Горловины, патрубки и штуцера перед испытаниями закрывают заглушками или пробками. Для испытания изделий давление принимается до 0,5 ати. Техническими условиями устанавливаются максимально допустимое количество и длина дефектных мест, а также методы исправления дефектов.
При проведении пневматических испытаний должна быть обеспечена безопасность работы контролеров.

Металлографические исследования. Для определения глубины проплавления металла свариваемых деталей, размеров литого ядра или расплавленной зоны стыка, величины перекрытия точек при шовной сварке, глубины вмятины от электродов, а также для выявления внутренних дефектов (раковин, пор, трещин) исследуют структуру сварного соединения. Металлографическим исследованием хорошо выявляется и непровар.

Для металлографического исследования изготовляются макро-или микрошлифы. Для этого образец, специально подготовленный или вырезанный из сварного узла, разрезают посередине точки, участка шва или в плоскости, перпендикулярной стыку. Поверхность разреза обрабатывают напильником, шлифуют и травят специальным раствором. Протравленный макрошлиф рассматривают невооруженным глазом или через лупу с 4—20-кратным увеличением. В случае необходимости изготовляют снимки макрошлифов, иллюстрирующие протокол по металлографическому исследованию. Микрошлиф исследуют под микроскопом с увеличением в 50—2000 раз и при необходимости его фотографируют.
Неразрушающие методы контроля. Рентгеновское просвечивание, ультразвуковой и магнитный контроль сварных соединений, выполненных контактной сваркой, применяются значительно реже, чем описанные выше методы. Это объясняется их сложностью, дороговизной и большой трудоемкостью.

Рентгеновским просвечиванием выявляют внутренние трещины, раковины, поры и выплески. Однако непровар в виде склеивания рентгеновским просвечиванием не обнаруживается (за исключением некоторых марок алюминиевых сплавов). Проникающая способность рентгеновских лучей находится в прямой зависимости от напряжения, подведенного к электродам трубки. Длительность получения снимка сварного соединения, выполненного точечной или шовной сваркой, составляет 3—5 мин.
Просвечивание стыковых соединений следует рекомендовать для контроля сварных изделий ответственного назначения (оси, цапфы, тяги), работающих под динамической нагрузкой. Перед рентгеновским просвечиванием грат со стыковых соединений должен быть удален; это не всегда удается сделать, например, в сварных трубах; грат, остающийся на внутренней поверхности трубы, не даст возможности выявить имеющиеся в стыке дефекты.

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых колебаний проникать через металл и отражаться от границы раздела двух сред (например, поверхностей двух листов). Отражение ультразвуковых волн, направленных датчиком, при непроваре в точке будет преобразовано приемником в электрический сигнал, который появится на экране осциллографа. При хорошем проваре точки, если есть литое ядро, ультразвуковые волны пройдут через нее и сигнала на экране осциллографа не будет. Контроль осуществляется перемещением щупа по поверхности сварного соединения. В щуп вмонтирован датчик-излучатель, дающий направленные ультразвуковые волны, и приемник. Различным дефектам, находящимся в сварной точке или шве, соответствуют определенного характера сигналы на экране. Необходимость нанесения слоя масла на поверхность изделия для лучшего контакта щупа с поверхностью металла усложняет этот способ контроля.

Магнитный способ применяется главным образом для контроля стыковых соединений. Принцип его заключается в том, что нанесенный на поверхность намагниченного изделия магнитный порошок (или суспензия) располагается в определенном порядке в соответствии с направлением и напряженностью магнитного поля. Дефект, находящийся в детали, создает искажение в рисунке, созданном магнитным порошком. По характеру и величине искажения можно судить о том, какой дефект имеется в сварном соединении.

Читайте так же:

  • Как 1с считает налог на имущество Налог на имущество в 1С 8.3 Бухгалтерия 3.0 — настройка и заполнение декларации По состоянию на 2016 год налог на имущество не может быть больше, чем 2.2%. Однако это не фиксированная ставка, она может быть изменена местными управляющими органами в меньшую сторону, в […]
  • Заявление уведомление о ликвидации юридического лица Форма Р15001. Уведомление о ликвидации юридического лица Р15001 — основной документ при ликвидации фирмы. Корректное оформление этого уведомления сделает трудоемкий процесс более быстрым и безболезненным. Скачать образец и бланк уведомления о ликвидации юр.лица по […]
  • Расчет неустойки по формуле по 44-фз калькулятор Калькулятор пеней, начисляемых поставщику (по 44-ФЗ) (подготовлен экспертами компании "Гарант") Калькулятор пеней, начисляемых поставщику (по 44-ФЗ) Формула расчета: П = (Ц - В) х С, где: Ц - цена контракта; В - стоимость фактически исполненного в установленный срок […]
  • 279 приказ в медицине Приказ Минздравсоцразвития России №279 от 16 июня 2008 г. Приказ, Минздрав России, 16 июня 2008 Во исполнение Указа Президента Российской Федерации от 14.06.2007 № 761 «О проведении в Российской Федерации Года семьи» и в соответствии с распоряжением Правительства […]
  • Как можно подать заявление на загран паспорта Как оформить загранпаспорт через МФЦ В этой статье мы объясним, какие бывают типы загранпаспорта, и расскажем, как получить загранпаспорт через МФЦ либо другими способами, сколько это стоит и сколько по времени это займет. Зачем нужен заграничный паспорт? Он […]
  • Закон фз 88 Законодательная база Российской Федерации Бесплатная консультация Федеральное законодательство Главная ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 10.06.97 N 88-ФЗ "О ВНЕСЕНИИ ДОПОЛНЕНИЙ В КОДЕКС РСФСР ОБ АДМИНИСТРАТИВНЫХ ПРАВОНАРУШЕНИЯХ" Документ в электронном виде ФАПСИ, НТЦ […]