Техника выполнения сварных швов

 

Зажигание дуги. Существуют два способа зажигания дуги: прямым отрывом и отрывом по кривой (второй напоминает движе­ние при зажигании спички). Оба способа используются в равной мере, но первый чаще при сварке в узких и неудобных местах.

Длина дуги. Расстояние от активного пятна на расплавлен­ной поверхности электрода до активного пятна дуги на поверхно­сти сварочной ванны называется длиной дуги. Длина дуги зависит от марки и диаметра электрода, пространственного положения сварки, разделки свариваемых кромок и т.п. и задается вручную сварщиком. Нормальной считают длину дуги, равную 0,5...1,1 диаметра стержня электрода. Лучшее качество сварки обеспечи­вае ткороткая дуга. Увеличение длины дуги снижает устойчивость её горения, глубину проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода, вызывает образова­ние шва с неровной поверхностью и усиливает вредное воздейст­вие окружающей атмосферы на расплавленный металл.

Движение электрода. В процессе сварки электрод переме­щают не менее чем в двух направлениях: во-первых, по мере оп­лавления он подается вдоль своей оси в дугу, поддерживая посто­янную длину дуги, во-вторых, перемещается в направлении на­плавки или сварки для образования шва. В этом случае образует­ся узкий валик, ширина которого равна 0,8…1,5 диаметра электро­да. Узкий валик обычно накладывают при проварке корня шва, сварке тонких листов и т.п. Однако чаще всего применяют швы шириной 1,5…4,0 диаметра электрода. Для получения валика такой ширины необходимо производить поперечные колебательные движениия электродом.

Положение электрода. Направление сварки может быть слева направо, справа налево, от себя и к себе. Независимо от направления сварки положение электрода должно быть опреде­ленным: электрод должен быть наклонён к оси шва так, чтобы металл свариваемого изделия проплавлялся на наибольшую глубину. Обычно сварку выполняют вертикально расположенным электро­дом при его наклоне относительно швау глом вперёд или назад.

Концовка шва. В конце шва нельзя сразу обрывать дугу и ос­тавлять на поверхности металла кратер. Кратер может вызвать появление трещины в шве вследствие повышенного содержания в нём серы, фосфора и други хпримесей. При сварке низкоуглероди­стой стали кратер заполняют электродным металлом (прекращают перемещение электрода и медленно удлиняют дугу до обрыва) или выводят его в сторону основного металла. При сварке стали, склонной к закалке, вывод кратера всторону основного металла не допустим ввиду возможности образования трещин.

Марку электрода выбирают по справочнику, в зависимости от материала свариваемых изделий. Некоторые наиболее распространённые марки электродов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Электроды и их значения

 

Марка элек-трода	Тип элек-трода	Род тока, полярность	Пок-рытие	Назначение
АНО-1	Э-42	Постоянный, переменный	Рути-ловое	Для сварки малоуглеро­дистых и некоторых низ­колегирован-ных сталей
АНО-4	Э-46	Переменный, постоянный обратной полярности	Рути-ловое	Для сварки углероди­стых и низколегирован­ных сталей
ТМУ-21У	Э-50А	Постоянный обратной полярности	Основ-­ ное	Для сварки углероди­стых и низколегирован­ных сталей энергетиче­ского оборудо-вания теп­ловых и атомных элек­тростанций, а также оборудования для пере­работки нефти и газа
МР-3	Э-46	Постоянный, переменный	Рути-ловое	Для сварки ответствен­ных конструкций из ма­лоугле-родистых инизколегиро-ванных сталей, работаю-щих при стати­ческих и динамических нагрузках
УОНИ- 13/45	Э-42А	Постоянный обратной полярности	Основ­ное	Для сварки особо ответ­ственных конструкций из малоуглеродистых и низ-колегированных ста­лей, работающих при отрица-тельных темпе­ратурах под давлением

Окончание таблицы 3.1

 

Марка элек-трода	Тип элек-трода	Род тока, полярность	Пок-рытие	Назначение
УОНИ- 13/55	Э-50А	Постоян­ный обрат­ной поляр­ности	Основ­ное	Для сварки ответствен­ных конструкций повы­шенной прочности из среднеугле-родистых и низколегиро-ванных ста­лей
ТМЛ-3У	Э-09Х1МФ	Постоян­ный обрат­ной поляр­ности	Основ­ное	Для сварки легирован­ных теплоустойчивых сталей, работающих при темпера-турах до 570°С
ОЗЛ-8	Э-07Х20Н9	Постоян­ный обрат­ной поляр­ности	Основ­ное	Для сварки коррозионно- стойких хромоникелевых сталей
ЦЛ-11	Э-08Х20Н9Г2Б	Постоян­ный обрат­ной поляр­ности	Основ­ное	Для сварки ответствен­ного оборудования из коррози-онностойких хромо-нике-левых ста­лей, когда к металлу шва предъявляют-ся жё­сткие требования по стойкости к межкристал-литной коррозии
ОЗЛ-9А	Э-28Х24Н16Г6	Постоян­ный обрат­ной поляр­ности	Рути-лово- основ-ное	Для сварки жаростойких сталей, работающих в окислительных средах при температуре до 1050°С

 

Порядок выполнения работы

­

1) Ознакомиться с оборудованием для ручной дуговой сварки.

2) Изучить методику ипринципы выбора режимов ручной сварки.

3) Ознакомиться с техникой выполнения ручных швов.

4) Определить α_р, α_н и ψ для электродов 2-х марок диаметром 4 мм.

Для этого необходимо:

- замаркировать пластины и взвесить их;

- определить погонный вес электродного стержня (г/п.м);

- произвести наплавку валика на пластину электродами ис­следуемой марки. В процессе наплавки фиксировать силу сварочного тока и время горения дуги;

- зачистить валик и прилегающую зону основного металла от брызг и взвесить;

- определить вес прутка сварочной проволоки в огарке электрода (г), змерить толщинуслоя обмазки;

- используя полученные данные, вычислить коэффициенты расплавления, наплавки и потерь электродного металла.

 

Содержание отчёта

 

1. Цель работы.

2. Описать основные и вспомогательные параметры режимов сварки и их влияние на форму и размеры сварного шва.

3. Сформулировать принципы выбора диаметра электрода и силы сварочного тока.

4. Описать сущность коэффициентов расплавления, наплав­кии потерь расплавленного электродного металла и их вычисление на основе опытных наплавок.

5. Составить таблицу опытных наплавок и расчетов коэффи­циентов.

 

Характеристики электродов	Режимы сварки	Коэффициенты
Мар-ка	Тип	Диа-метр, мм	Тал-щина слоя обма-зки, мм	Род тока	IСВ, А	UД, В	αР, г/А∙ч	αН, г/А∙ч	Ψ, %

 

Лабораторная работа № 4

 

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА

(НАПЛАВКА) ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА

 

Цель работы: Изучить устройство и работу сварочной головки типа АБС. Определить влияние параметров режима сварки (на­плавки) на формирование наплавленного валика и его форму.

Оборудование и принадлежности:

1. Автоматическая сварочная головка типа АБС.

2. Источник питания типа ВС-600.

3. Наплавочная порошковая проволока.

4. Сварочный флюс (АН-20, АН-348А).

5. Стальные пластины из малоуглеродистой стали.

6. Инструкция по технике безопасности.

Содержание и методика проведения работы

Отличительной особенностью процесса автоматической сварки под флюсом является то, что сварочная дуга горит не на открытом воздухе, а под слоем сыпучего зернистого флюса (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. Схема горения сварочной дуги под флюсом

 

Под действием тепла дуги 9 расплавляется основной металл 8, электродная проволока 1 и часть флюса 5, непосредственно прилегающая к зоне сварки. Электродная проволока подается вниз в зону сварки со скоростью её плавления, плавится и переходит в шов в виде отдельных капель. Одновременно с этим проволока передвигается вдоль свариваемых кромок. В результате чего про­исходит процесс сварки. Расплавленный флюс образует плотную эластичную оболочку – флюсогазовый пузырь 2. Поверх этого пу­зыря находится слой жидкого шлака 3. Флюсогазовый пузырь на­дёжно защищает расплавленный металл от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. Во флюсогазовом пузыре создается большое давление газов, которое оттесняет часть жидкого метал­ла 4 в противоположную направлению сварки сторону. После ос­тывания жидкого металла образуется сварно йшов 7, покрытый затвердевшей коркой шлака 6. Качество формирования наплав­ленного слоя, его химический состав иструктура зависят от режи­ма сварки (наплавки). Основными факторами, определяющими режим наплавки (сварки) является сила тока и напряжение на дуге, скорость подачи проволоки, скорость сварки. С увеличением тока растёт производительность процесса наплавки. Однако увеличе­ние тока приводит к увеличению глубины проплавления и образо­ванию высоких и узких валиков. Напряжение при данном токе оп­ределяет форму наплавленного валика. Чем больше напряжение, тем шире валик и меньше глубина проплавления. При скорости наплавки в диапазоне 20...40 м/ч глубина проплавления практиче­ски не меняется. При повышении скорости до 60 м/ч происходит уменьшение глубины проплавления. Скорость подачи электродной проволоки тесно связана с силой сварочного тока и напряжением дуги. Для устойчивого процесса сварки скорость подачи электрод­ной проволоки должна быть равна скорости её плавления.

Форма шва (рис. 5.2) определяется глубиной провара (h), шири­ной валика (е), высотой валика (q) и коэффициентом формы глу­бины провара k_П = e/h и коэффициентом формы усиления шва (валика) k_У = e/q.

Для качественных швов k_П > 1,3, а k_У = 6…10.

При наплаке валиков k_П > 5, а k_У = 2,5…4.

 

Рис. 4.2. Форма шва

 

Автоматической принято называть сварку (наплавку) с меха­низированным возбуждением и поддержанием дуги, механизиро­ванной подачей присадочных материалов в зону плавления и ме­ханизированным перемещением дуги вдоль шва (валика). Широкое применение в промышленности получил самоходный универсаль­ный сварочный автомат типа АБС (рис. 5.З). Этот автомат предна­значен для автоматической сварки (наплавки) под флюсом про­дольных и кольцевых швов.

Аппарат состоит из трех узлов А, Б и С, каждый из которых специализирован для выполнения определенных операций.

Узел А – это простейшая подвесная сварочная головка, ко­торая выполняет функции подачи электродной проволоки в зону дуги и подводки тока к электродной проволоке.

Узел Б представляет собой бункер с флюсоаппаратом для подачи и отсоса флюса и подъемный механизм для передвижения головки в вертикальном направлении. На бункере крепится кассета с электродной проволокой.

Узел С – это самоходная тележка, осуществляющая пере­движение головки вдоль свариваемого изделия.

Используя только узлы А и Б, можно получить тяжелую под­весную головку АБ, снабженную механизмом для подъёма и опус­кания головки с флюсоаппаратом.

Рис. 4.3. Универсальный сварочный аппарат АБС: 1 - указатель; 2 - мундштук; 3 – механизм подачи; 4 - корректор; 5 – маховик вертикального подъема; 6 – ручка фрикциона; 7 - кассета; 8 - флюсоаппарат; 9 – направляющая воронка

 

Подающий механизм состоит и зэлектродвигателя и редук­тора. Редуктор состоит из одной червячной и двух цилиндрических пар, одна и зкоторых является сменной и служит для изменения скорости подачи электрода.

Настройка механизма правки электродной проволоки осуще­ствляется поперечным перемещением двух правы хроликов, рас­положенных на эксцентриковых осях. Для удобства заправки элек­тродной проволоки все левые ролики при помощи эксцентриков отводятся в сторону. Мундштук головки снабжен направляющей воронкой 9, обеспечивающей надежную концентрическую ссыпку флюса и являющейся базой для крепления копира.

Направление движения электрода по свариваемым кромкам производится либо вручную с помощью поперечного корректора 4 и указателя 1, либо механически при помощи специального трех­роликового копира, жёстко связанного с мундштуком. Ролики копи­ра катятся по разделке впереди дуги и под действием пружины прижимаются к свариваемым кромкам. Вертикальное перемеще­ние роликов под действием пружин необходимо для компенсации перекоса изделия и перехода через прихватки.

Подъемный механизм служит для регулирования уровня го­ловки над изделием. При помощи фланца головка прикрепляется к станку или самоходной тележке. Фланец поворачивается относи­тельно корпуса, и это даёт возможность осуществлять поворот всей головки относительно тележки или станка соответственно на 90° и 180°.

Цилиндр с помощью двух реечных пар перемещается в кор­пусе в вертикальном направлении, что позволяет регулировать высоту уровня сварки.

На верхней части полого цилиндра устанавливается аппарат 8 и кассета 7 для электродной проволоки. Внутренняя поверхность цилиндра используется как сборник флюса, откуда через штуцер с шибером флюс поступает в зону сварки.

Флюсоаппарат 8 служит для беспрерывной подачи флюса в зону сварки и отсоса нерасплавленного флюса. Флюсоаппарат ра­ботает от сети сжатого воздуха давлением 4…5 ати.

Самоходная тележка служит для передвижения головки вдоль шва и представляет собой трехроликовую тележку велоси­педного типа, которая движется по рельсовому пути, состоящему из двух швеллеров, расположенных в вертикальной плоскости. Тележка приводится в движение от асинхронного двигателя.

Скорость подачи сварочной проволоки в зону сварки и скорость сварки определяются сооношением ведомых и ведущих шестерён механизма подачи проволоки и механизма перемещения сварочной головки (таблицы 4.1 и 4.2).

 

Порядок выполнения работы

 

1) Изучить устройство и работу сварочной головки типа А, Б, С. Порядок настройки и управления сварочной головкой.

2) Собрать образцы из металлических пластин и установить их на наплавочный стол.

3) Проверить настройку аппарата на заданные режимы.

4) Произвести наплавку валиков в соответствии с условиями опы­тов (различные режимы).

5) После наплавки и остывания всех валиков произвести замеры параметров h, b, c и определить по формулам коэффициенты k_П и k_У. Все данные занести в таблицу.

 

Содержание отчёта

 

1. Цель работы.

2. Описать устройство сварочного аппарата типа АБС.

3. Описать особенности сварки подслоем флюса и влияние па­раметров режима на форму сварных швов.

Таблица 4.1

Изменение скорости подачи сварочной проволоки в зависимости от сменных шестерён подающего механизма

 

Скорость подачи, м/ч

28,5

Число зубьев ведущей шестерни

Число зубьев ведомой шестерни

 

Таблица 4.2

Изменение скорости сварки в зависимости от сменных шестерён механизма перемещения головки

 

Скорость сварки, м/ч	13,5		18,5	21,5	24,5			36,5	41,5	47,5						112,2
Число зубьев ведущей шестерни
Число зубьев ведомой шестерни

 

 

1. Свести в таблицу режимы наплавки и результаты замеров и расчетов формы шва.

 

№ п/п	Режим наплавки	Диаметр проволоки, d, мм	Род тока и полярность	Параметры валика, мм	kП	kУ
Напряжение, U, В	Скорость наплавки, VН, м/ч	Скорость подачи, VПОД, м/ч	Ширина, e	Глубина провара, h	Усиление, q

 

Лабораторная работа № 5

 

КОНТАКТНАЯ СТЫКОВАЯ СВАРКА

 

Цель работы. Изучение технологии контактной стыковой сварки, оценка влияния параметро врежима на качество сварного соеди­нения.

Оборудование и принадлежности:

1. Стыкосварочная машина АСИФ-50.

2. Прутки из низкоуглеродистой стали диаметром 6 мм.

3. Приспособление для испытания на угол загиба.

4. Наждачный круг для обрезки грата.

5. Разрывная машина УММ-10.

6. Инструкция по технике безопасности.

 

Содержание и методика проведения работы

 

Сущность контактной сварки заключается в элекгронагреве заготовок в месте контакта за счёт повышенного сопротивления этого участка электрическому току и сжатия нагретых зон.

Тепловая энергия, выделяемая проходящим электрическим током через контакт соединенных деталей, может быть выражена следующей формулой:

где R_М – спротивление металла свариваемой детали, Ом; R_К – спротивление контакта между деталями, Ом; R_Э - спротивление контакта между электродом и изделием, Ом; I – сила сварочного тока, А; d – диаметр детали, мм; t – время прохождения тока, с.

 

Полезной для процесса сварки является энергия, выделяе­мая в контакте (I²R_Kdt), и энергия, выделяемая в толще метал­ла (2I²R_Mdt). Энергия, выделяемая на контактах между электродами и изделием, оказывает отрицательное влияние, так как расходуется на разогрев электродов и ускоряет их износ.

При контактной стыковой сварке (рис. 5.1) соединение свариваемых частей происходит по всей поверхности стыкуемых торцов.

Рис. 5.1. Схема процесса стыковой сварки:

Р_З – усилие зажатия деталей; Р_ОС – усилиеосадки

 

Свариваемые детали закрепляют в медных зажимах маши­ны. Правый зажим установлен на подвижной плите, перемещение которой и сжатие изделий силой Р_ОС осуществляется механизмом сжатия. Первичную обмотку трансформатора включают в сеть пе­ременного тока (220 В или 380 В). Регулирование сварочного тока ступенчатое, для чего первичную обмотку трансформатора делят нанесколько секций. Величина вторичного напряжения составляет 1…12 В. Чем меньше включено в сеть витков первичной обмотки, тем больше вторичное напряжение и вторичный (сварочный) ток.

Контактная стыковая сварка широко применяется в инстру­ментальном производстве при изготовлении составного инстру­мента, для сварки проволоки, листов и лент при укрупнении руло­нов или для осуществления непрерывных технологических про­цессов.

Стыковой сваркой сваривают детали круглых, квадратных и прямоугольных сечений из стали, меди, алюминия и их сплавов. Максимальная площадь поперечного сечения заготовок достигает 32000 мм². Стыковую сварку выполняют на специальных стыковых сварочных машинах.

Стыковая сварка может быть выполнена двумя способами: сопротивлением и оплавлением (непрерывным ипрерыви­стым).

Сущность сварки сопротивлением состоит в том, что торцы свариваемых деталей сдавливают с усилием 20...50 МПа. При включении тока в месте соприкосновения предварительно зачи­щенных торцов возникает электрический контакт. Так как сопро­тивление на участке контакта значительное, то здесь выделяется большое количество тепла (температура металла в зоне контакта достигает 1200…1250°С), в результате чего металл нагревается до пластического состояния. При непрерывном сдавливании (осадке) заготовок вместе контакта они свариваются. Этот способ требует тщательной зачистки торцов. Неравномерность нагрева и окисле­ние металла на торцах понижают качество сварки сопротивлени­ем, что ограничивает область её применения. Таким способом можно сваривать детали круглого и прямоугольного сечения пло­щадью не более 250 мм².

Стыковая сварка непрерывным оплавлением включает 2 ста­дии: оплавление и осадка. Заготовки устанавливают в зажимах машины, включают ток и медленно сближают их. Приэ том торцы заготовок касаются в одной или несколькихт очках. В местах каса­ния образуются перемычки, которые мгновенно испаряются и взрываются, что сопровождается выбросом мелких капель метал­ла. При дельнейшем сближении заготовок образование и взрыв перемычек происходит и на упругих участках; когда вся поверх­ность свариваемых торцов оплавится и покроется слоем жидкого металла, прикладывают усилие осадки. В процессе сплавления заготовки укорачиваются на заданный припуск. Такой способ применяют при сварке тонкостенных труб, листов, рельсов. Стыковая сварка непрерывным оплавлением обеспечивает равно­мерный нагрев заготовок по сечению и позволяет получать ста­бильное качество стыка.

При сварке прерывистым оплавлением детали (сварка с подогревом), зажатые в машине, периодически смыкают и размы­кают при постоянно включенном токе. Число замыканий в зависи­мости от сечения заготовок может быть от одного, двух до не­скольких десятков. Торцы постепенно нагреваются до 800…900°С. Затем производят оплавление и осадку.

Применение прерывистого оплавления позволяет предупре­дить резкую закалку и получить пластичные стыки при сварке за­каливающихся сталей; снизить требуемую мощность машины, сва­ривать заготовки больших сечений.

Стыковую сварку оплавлением применяют для изделий из углеродистых и легированных сталей с поперечным сечением 40000... 60000 мм², а также цветных и разнородных металлов.

Для получения качественного стыкового соединения необхо­димо правильно выбрать технологические параметры режима сварки:

- сварочный ток I_CB, А, напряжение U, В;

- усилие осадки Р_ОС, МПа;

- время нагрева τ, с;

- припуск на осадку С_ОС, мм;

- установочную длину l₁, l _{2, мм.}

Сварочный ток оказывает большое влияние на качество сварки. При малом токе могут появиться непровары и включения окислов, слишком большой ток может привести к перегреву и пере­жогу металла, трещинам в зонес варки. Сварочный ток подсчитыва­ют как произведение плотности тока i на площадь поперечного сече­ния детали S _заг. Плотность тока возрастает с уменьшением площади поперечного сечения заготовок, временис варки, повышением теп­лопроводности и снижением удельного электросопротивления ме­тала и находится в пределах 3…300 А/мм² (табл. 5.1 и 5.2).

Время нагрева – время прохождения тока через заготовки, зависит от плотности тока и сечения заготовки (см. табл. 5.1 и 5.2). За­вышенное время нагрева является одной из причин возникновения окислов в стыке и образования малопластичной перегретой струк­туры металла. Недостаточное время нагрева приводит к непровару.

 

Таблица 5.1

Плотность тока и время нагрева при сварке сопротивлением

заготовок из углеродистой стали

 

Sзаг, мм^2
i, А/мм^2
τ, с	0,3	0,8	1,0	1,5

 

Таблица 5.2

Плотность тока и время нагрева при сварке оплавлением

заготовок из углеродистой стали

 

Способ свар­ки	Sзаг, мм^2	i, А/мм*	τ, с
Непрерывное оплавление	100…800	3…50	8…30
800…2000	20…55
Прерывистое оплавление (сварка с по­догревом)	2000…5000	3…15	50…100
Примечание – Высокие значения i относятся к малым сечениям, а – τ к большим

 

Усилие (давление) осадки Р_ОС возрастает с увеличением сече­ния заготовок и с повышением жаропрочности свариваемого мате­риала. Оно возрастает также с уменьшением температуры метал­ла в околостыковых зонах, за счёт которых происходит пластиче­ская деформация. При недостаточном давлении может появиться непровар, а при чрезмерном давлении возможно образование трещин в зоне сварки. Давление подсчитывают как произведение удельного дав­ления на площадь поперечного сечения заготовок. При сварке со­противлением углеродистых сталей давление осадки принимаю травным 10...30 МПа. Значения давления осадки при сварке плав­лением различных материалов приведено в табл. 5.3.

 

Таблица 5.3

Давление осадки при сварке оплавлением

 

Материал	Давление, МПа
Способ сварки
Непрерывным оплавлением	Оплавлением с подогревом
Сталь	низкоуглеродистая	60…80	40...60
среднеуглеродистая	80...120	40...60
высокоуглеродистая	100...120	40...60
низколегированная	100...120	40...60
аустенитная	150...220	100…140
Чугун	80...100	40…60
Медь	250...400	-
Латунь	140...180	-
Бронза	120...150	-

 

Установочная длина – величина выступающих из губок за­жимов машины концов деталей в начале сварки (рис. 5.2).

 

а б

 

Рис. 5.2. Схема установки свариваемых деталей при стыковой сварке:

а – сопротивлением; б – непрерывным оплавлением; l₁, 1₂ – суммарная установочная длина; С_ОП – припуск на оплавление; С_ОС – припуск нао садку

 

Установочная длина оказывает большое влияние на нагрев свариваемых деталей. При малой установочной длине заготовки прогреваются недостаточно, так как тепло интенсивно отводится в губки. Завышение длины сопровождается перегревом заготовок, увеличение мдлины деформируемого участка и искривлением свариваемых деталей. Обычно установочная длина принимается 0,5...2 диаметра стержня.

При сварке стержней установочная длина должна составлять 1,5 диаметра заготовки для низкоуглеродистых сталей, 2...2,4 – для низколегированных сталей. При сварке листов установочная длина зависит от толщины листа и протяженности стыка. Например, для листа толщиной 2...8 мм установочная длина составляет 10...12 мм, при длине стыка 400...800 мм – 13... 16 мм, при длине стыка 800...1000 мм – 14...17 мм.

Припуски на осадку и оплавление должны быть такими, чтобы обеспечить полный провар свариваемых заготовок и получение в зоне сварки плотного металла. Если припуски недостаточны, то в стыке остаются раковины и наблюдаются непроваренные участки. При завышении величины припусков качество стыков также понижается вследствие искривления волокон и перегрева металла.

Припуск на сварку сопротивлением берётся небольшой, так как он расходуется только на осадку. Например, для деталей диаметром или со стороной квадрата до 100 мм он составляет соответственно 0,3...0,5 диаметра и 0,15...0,2 стороны квадрата.

Припуск при сварке оплавлением расходуется на оплавление и осадку. Для листов полос из лент из углеродистых и низколегированных сталей значение припуска принимают в зависимости, главным образом, от их толщины. При определении припуска необходимо учитывать также зазор между свариваемыми поверхностями.

Для получения качественной сварки выбирают оптимальный режим и производят контрольную проверку сваренных стыков на разрыв и угол загиба.

 

Порядок выполнения работы

 

1) Ознакомиться с методикой выбора параметров режима кон­тактной стыковой сварки.

2) Получить у мастера 8 прутков из низкоуглеродистой стали диаметром 6 мм для выполнения четырех стыковых соединений.

3) Выбрать способ стыковой сварки и рассчитать необходимые параметры режима сварки. Результаты занести в таблицу отчета.

4) Ознакомиться с работой стыкосварочной машины и выпол­нить по два стыковых соединения при напряжении 1,1 В и 1,7 В.

5) Для каждого режима сварки произвести испытание одного образца на растяжение, а другого – на угол загиба.

6) Выполнить визуальный контроль качества сварного соеди­нения.

7) Написать отчет.

 

Содержание отчёта

1. Цель работы.

2. Теоретические сведения.

2.1. Сущность и применение контактной стыковой сварки.

2.2. Основные параметры стыковой сварки.

2.3. Причины возникновения одного из следующих дефектов стыковой сварки (по указанию преподавателя):

- непровар;

- перегрев металла;

- трещины в зоне сварки;

- смещение торцов заготовок;

- неметаллические включения (окислы) в зоне сварки.

3. Краткая информация о практической части работы.

4. Составить сводную таблицу.

 

№ п/п	Способ стыковой сварки	Марка материала и диаметр прутка, мм	Параметры режима сварки	Дефекты сварочного соединения	Угол загиба, град.	σВ, МПа
U, В	PОС, МПа	l1 = l2, мм	СОС, мм

 

Лабораторная работа № 6

 

ТОЧЕЧНАЯ КОНТАКТНАЯ СВАРКА

Цель работы. Изучение технологии точечной контактной сварки и оценка влияния параметров режима на качество сварного соеди­нения.

Оборудованиеипринадлежности:

1. Электрическая машина для точечной контактной сварки марки МТП-50-7.

2. Разрывная машина УММ-10.

3. Набор пластин из листовой малоуглеродистой стали толщиной 0,5… 2,5 мм.

4. Инструкция по технике безопасности.

 

Содержание и методика проведения работы

Точечна ясварка – это один из видов электрической контакт­ной сварки для получения нахлёстанных соединений, при точечной сварке детали зажимают с некоторым усилием между медными электродами (рис. 6.1), к которым подводится ток от сварочного трансформатора. Нижний электрод устанавливают неподвижно, а верхний перемещают с помощью механизма сжатия и создают не­обходимое давление Р.

Нагрев металла происходит при замыкании сварочной цепи. Наибольшее количество теплоты выделяется на участке наиболь­шего сопротивления цепи, т. е. в месте контакта изделий, которое нагревается до образования ядра из расплавленного металла. По­сле выключения тока и осадки сварочная ванна кристаллизуется и образуется сварная точка.

 

а б

Рис. 6.1. Схема процесса точечной сварки (а) и сечения сварной точки (б): d_K –диаметр литого ядра; d_m – диаметр сварной точки

 

Силу тока и усилие сжатия заготовок устанавливают посто­янными или меняют их определенным образом в течение цикла свар­ки одной точки.

При точечной сварке одновременно можно сваривать одну, две или несколько точек, их положение определяется расположе­нием электродов точечной машины. Толщина свариваемых метал­лов колеблется от 0,5 мм до 5,0 мм. Точечная сварка широко приме­няется для изготовления штампосварных соединений в автомоби­лестроении и вагоностроении, а также при изготовлении арматуры железобетонных изделий, плоских и угловых сеток и каркасов. Сварку используют для соединения листовых конструкций, пересе­кающихся стержней или стержней с плоскими элементами.

Перед сваркой поверхности свариваемых деталей очищают с обеих сторон. Окалина, ржавчина, грязь и масло при точечной сварке не допускаются.

Точечная сварка производится на мягких и жёстких режимах. Мягкие режимы характеризуются большей продолжительностью сварки, плавным нагревом и уменьшенной мощностью. Эти режи­мы применяются для сварки углеродистых и низколегированных сталей и сталей, склонных к закалке. Для мягких режимов:

i = 80...160 А/мм²; Р = 20...80 МПа; τ = 0.8...2,5 с.

Жёсткие режимы характеризуются повышенной производи­тельностью в связи с уменьшением времени сварки, увеличением усилия сжатия и концентрированным нагревом. Эти режимы при­меняют для сварки нержавеющих сталей, алюминия, меди и ультратонкого металла толщиной до 0,1 мм. Для жёстких режимов:

i = 120...360 А/мм²; Р = 50...100 МПа; τ = 0,001...2,5 с.

Основные параметры точечной сварки сле­дующие:

1) сварочныйток (I_CB);

2) плотность тока (i);

3) давление на электродах (Р);

4) время сварки (τ);

5) диаметр контактной поверхности электрода (d_Э).

Сварочный ток влияет на количество выделяющегося теп­ла и на процесс нагрева металла. Требуемый ток определяют в зависимости от толщины свариваемых листов и давления на электродах. Величину сварочного тока находят умножением выбранной плотности тока (мягкий или жесткий режим) на площадь контактной поверхности электрода.

Диаметр контактной поверхности этектрода зависит, в основном, от толщины свариваемого металла. При большой разнице в толщине листов со стороны более толстого листа располагают электрод с большим диаметром. Диаметр контактной поверхности электрода можно подсчитать по эмпирическому соотношению:

 

d_Э= 2δ + 3 мм,

где δ – толщина одного листа, мм.

 

Давление на электродах оказывает существенное влияние на прочность сварной точки. С увеличением усилия сжатия при неизменных остальных параметрах уменьшается сопротивление сварочного контакта, выделение тепла в нём и размеры сварной точки. При увеличении усилия сжатия необходимо увеличивать сварочный ток и продолжительность его протекания.

Время сварки в большой степени зависит от толщины метала. Оно существенно влияет на размеры сварной точки и её прочность. Значительное увеличение продолжительности включения тока может вызвать перегрев металла, и даже выплеск.

При неправильно выбранном режиме точечной сварки возможно образование дефектов (таблица 6.1).

 

Таблица 6.1

Дефекты точечной сварки и причины их возникновения

 

Дефекты	Причины возникновения дефектов
Непровар	Низкий сварочный ток, малая продолжительность включения тока, завышенное усилие сжатия, ве­лик диаметр контактной поверхности электрода
Перегрев	Недостаточное усилие сжатия, малая площадь контактной поверхности электродов, большой ток, больша