Реферат на тему шовная сварка
Обновлено: 05.07.2024
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы.
Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.
Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.
В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.
К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, газовая и др.).
К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).
Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
Контактная сварка.
Контактная сварка относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этих процессов – пластическая деформация, в ходе которой формируется сварное соединение. Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током, причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта. На поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов и загрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличивают электросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новые точки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т. е. Сварка поверхностей. Контактную сварку классифицируют по типу сварного соединения, определяющего вид сварочной машины, и по роду тока, питающего сварочный трансформатор. По типу сварного соединения различают сварку стыковую, точечную, шовную.
Стыковая сварка.
Стыковая сварка – разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины. Зажим 1 установлен на подвижной плите, перемещающийся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются, и заготовки сжимаются под действием усилия, развиваемого механизмом осадки. Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют – сваркой оплавлением. Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а оксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуются особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением, разнородные металлы (быстрорежущую и углеродистую стали, медь и алюминий и т.д.).
Наиболее распространенными изделиями, изготовляемые стыковой сваркой, служат элементы трубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетонная арматура.
Точечная сварка.
Точечная сварка – разновидность контактной сварки, при которой заготовки соединяются в отдельных точках. При точечной сварке заготовки собирают внахлестку и зажимают между электродами, подводящими ток к месту сварки. Соприкасающиеся с медным электродами поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжается до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результате образуется литая сварная точка. Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней и односторонней.
Многоточечная контактная сварка – разновидность контактной сварки, когда за один цикл свариваются несколько точек. Многоточечную сварку выполняют по принципу односторонней точечной сварки. Многоточечные машины могут иметь от одной пары до 100 пар электродов, соответственно сваривать 2 –200 точек одновременно. Многоточечной сваркой сваривают одновременно и последовательно. В первом случае все электроды сразу прижимают к изделию, что обеспечивает меньшее коробление и большую точность сборки. Ток распределяется между прижатыми электродами специальным токораспределителем, включающим электроды попарно. Во втором случае пары электродов опускают поочередно или одновременно, а ток подключают поочередно к каждой паре электродов от сварочного трансформатора. Многоточечную сварку применяют в основном в массовом производстве, где требуется большое число сварных точек на заготовке.
Шовная сварка.
Шовная сварка – разновидность контактной сварки, при которой между свариваемыми заготовки образуется прочное и плотное соединение. Электроды выполняют в виде плоских роликов, между которыми пропускают свариваемые заготовки. В процессе шовной сварки листовые заготовки соединяют внахлестку, зажимают между электродами и пропускают ток. При движении роликов по заготовкам образуются перекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошной геометрически шов. Шовную точку, так же как и точечную, можно выполнить при двусторонней и одностороннем расположениях электродов. Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0,3 – 3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.
Основные типы соединений, получаемые шовной сваркой:
Напроход (а), применяется при L 250 мм;
От центра к краям (б), применяется при 250 L 500 мм;
Обратноступенчатая (в), применяется при L 500 мм.
Сварка – технологический процесс получения неразъёмных соединений деталей путем их местного или общего нагрева, пластической деформации или совмещении того и другого.
Тип связей, образующийся при сварке.
В процессе сварки между свариваемыми деталями образуется межатомная связь, обеспечивающая неразъёмность свариваемых деталей.
Принцип классификации способов сварки. Примеры.
Способы сварки классифицируются по принципу получения соединения на:
Термический. Соединение достигается плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная и др. сварка);
Термомеханический. Соединение достигается с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др. сварка);
Механический. Соединение достигается с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая сварка, сварка взрывом, сварка трением, холодная сварка и др.).
Принципиальные схемы сварки плавящимся и не плавящимся электродами.
Основное отличие сварки плавящимся электродом (рис. 1), от сварки неплавящимся электродом (рис. 2) заключается в принципе внесения присадочного металла в сварной шов. В случае сварки плавящимся электродом присадочный металл попадает в зону горения сварочной дуги из электрода при его плавлении. При сварке неплавящимся электродом присадочный металл вносится в зону горения сварочной дуги дополнительно.
Схемы ручной электродуговой сварки постоянным (рис. 2) и переменным (рис.1) током.
Определение электрической сварочной дуги.
Электрической сварочной дугой называется долговременный мощный электрический разряд в ионизированной среде между электродом и свариваемым металлом. Электрическая сварочная дуга является концентрированным источником тепловой энергии, используемая для плавления металла. При горении сварочной дуги также выделяется световая энергия.
Схема электрической сварочной дуги.
СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТЫ.
Для зажигания электрода и подвода к нему сварочного тока служит электродержатель. Согласно ГОСТ 14651-69 электродержатели выпускаются трех типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа – для тока 125 А; II типа – для тока 125-315 А; III типа – 315-500 А.
Щитки и маски изготовляются по ГОСТ 1361-69. материалом служит черная фибра или пластмасса с матовой поверхностью. Масса щитка не должна превышать 0,48 кг, маски – 0,50 кг.
Для зачистки металла и сварного шва используют: молоток- шлакоотделитель (кира), и металлическая щетка.
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СВАРКЕ
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам (прочности и пластичности) металла шва (наплавленного металла) и сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа.
Электроды Э42 свидетельствуют о том, что электрод предназначен для сварки конструкционных сталей и обеспечивает предел прочности при сжатии 42 кгс/мм кв.
Электроды: СМ-11 позволяют сваривать швы в любом пространственном положении и обеспечивают получение поплавленного металла без трещин, с высокой пластичностью, ударная вязкость поплавленного металла при сварке этими электродами 14-16 кгс/мм куб. Также можно использовать такие типы по
ГОСТ (67-60 ЭЛУР-10, Э34, Э42, Э46 – для сварки низколегированных и низкоуглеродистых сталей). Э45А, Э50, Э50А, Э55 – для сварки среднелегированных и низкоуглеродистых сталей. Э60, Э60А, Э70, Э85, Э100,
Э125, Э145 – для сварки среднеуглеродистых и низколегированных сталей, относящихся к маркам ОМА-2, ОЗЦ-1, ОММ-5, ЦМ-7, АНО-1, ОЗС-3, МР-3, ОЗС-4,
ОЗС-2, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65,
Сварочная проволока используется по ГОСТу 2246-40 и бывает:
-низкоуглеродистая – марки Св-08, Св-08А, Св-08АА и т.д. в этой конструкции используем электроды типа Э45А марки УОНИ-13/45.
Электроды УОНИ-13 дают хорошо раскисленный плотный направленный металл, содержащий несколько повышенное количество марганца и кремния и обладающий высокими механическими свойствами. Металл, направленный электродами УОНИ-13, обладает высокой плотностью, значительной ударной вязкостью, достигающей 25-30 кгс/см2 для УОНИ-13/45 УОНИ-13/55 как правило, в металле, направленном электродами УОНИ-13, не образуется трещин. Поэтому электроды с покрытием УОНИ-13 считаются одними из лучших и применяются для сварки особо ответственных конструкций, которые испытывают ударные нагрузки и вибрации, а также действие повышенных и пониженных температур.
Поскольку покрытие УОНИ-13 не содержит органических соединений
(например крахмала) они выдерживают длительное прокаливание (до 350-400°С), что облегчает их просушку и делает менее восприимчивыми к влаге.
Сварка электродами УОНИ-13 на переменном ток необходимо включить в цепь осциллятор, обеспечивающий устойчивое горение дуги.
Сварочные материалы, маркировка сварочной проволоки (примеры).
При маркировке сварочной проволоки сохранен принцип маркировки сталей.
Элемент | Обозначение | |
Ниобий | Nb | Б |
Вольфрам | W | В |
Марганец | Mn | Г |
Медь | Cu | Д |
Кобальт | Co | К |
Молибден | Mo | М |
Никель | Ni | Н |
Бор | B | Р |
Кремний | Si | С |
Титан | Ti | Т |
Ванадий | V | Ф |
Хром | Cr | Х |
Цирконий | Zr | Ц |
Алюминий | Al | Ю |
Цифра после буквы показывает процентное содержание элемента в проволоке. Если после буквы нет цифры, то содержание данного элемента не превышает 1%. Буква А в конце маркировки означает
минимальное содержание в проволоке вредных примесей (серы и
фосфора). Индекс Св означает назначение проволоки (сварочная).
Цифра после индекса Св показывает среднее содержание углерода
в проволоке в сотых долях процента.
Например маркировка проволоки Св – 08ХМ означает, что она предназначена для сварки, содержит 0,08% углерода, менее 1% хрома и молибдена. Маркировка Св – 04Х19Н11М3 означает, что это сварочная проволока для сварки жаропрочных коррозионностойких сталей содержит 0,04% углерода, 19% хрома, 11% никеля и 3% молибдена.
Сварочные электроды и требования к ним.
Плавящийся электрод для ручной сварки представляет собой стержень из сварочной проволоки, на которую нанесено электродное покрытие. Металл электрода и элементы электродного покрытия участвуют в образовании сварного шва.
Шовная сварка — способ, при котором детали соединяются швом, состоящим из отдельных сварных точек (литых зон), перекрывающих или не перекрывающих одна другую.
При сварке с перекрытием точек шов будет герметичным (рис. 1, а), а при сварке без перекрытия шов практически не отличается от ряда точек, полученных при точечной сварке. Особенность шовной сварки состоит в том, что она выполняется с помощью двух (или одного) вращающихся дисковых электродов-роликов 1, между которыми с усилием сжаты и прокатываются соединяемые детали 2. К роликам подводится сварочный ток, который, как и при точечной сварке, нагревает и расплавляет металл в месте соединения.
Рис. 1. Схема процесса (а) и машина шовной сварки (б)
Шовная сварка, выполняемая при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока, называется непрерывной. Такую сварку редко применяют из-за сильного перегрева поверхности деталей, контактирующей с роликами. Наибольшее распространение имеет прерывистая шовная сварка, при которой детали перемещаются непрерывно, а ток включается и выключается на определенные промежутки времени и при каждом включении (импульсе) тока образуется единичная литая зона. Перекрытие литых зон, необходимое для герметичности шва, достигается при определенном соотношении скорости вращения роликов и частоты импульсов тока.
Применяют также шаговую сварку, при которой детали перемещаются прерывисто (на шаг), а сварочный ток включается только во время их остановки, что улучшает охлаждение металла в контактах ролик — деталь по сравнению с непрерывным движением свариваемых деталей. Шовная сварка в большинстве случаев производится с наружным водяным охлаждением, что также уменьшает перегрев внешних слоев металла.
Разнообразные виды шовной сварки, встречаемые на практике, в основном различаются способом подвода сварочного тока (односторонний или двусторонний) и расположением роликов относительно свариваемых деталей (рис. 2). Двусторонняя шовная сварка аналогична двусторонней точечной (рис. 2, а-е). Вместо одного из роликов может быть применена оправка, плотно контактирующая с внутренней деталью (рис. 2, г). Для сварки неподвижных деталей кольцевым швом на плоскости служит верхний ролик, который вращается вокруг своей оси, а также вокруг оси шва (рис. 2, д).
Рис. 2. Способы шовной сварки
Нижняя деталь контактирует с электродом, имеющим форму чашки. Иногда свариваемые детали устанавливают на медную шину; при этом подвод тока может быть двусторонним или односторонним. При сварке на шине возможны варианты подвижной (рис. 2, ж) и неподвижной (рис. 2, з) шин, когда два ролика, к которым подведен ток, вращаются вокруг своих осей и катятся по деталям. При односторонней шовной сварке, как и при точечной, наблюдается шунтирование тока в деталь, контактирующую с роликами.
а — непрерывное выключение тока; б — импульсное включение тока; I — сварочный ток; Р — давление; S — перемещение роликов; t — время.
Рис. 3. Циклограммы шовной сварки
Шовную сварку применяют при изготовлении различных емкостей с толщиной стенки 0,3 — 3 мм, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.
Шовная сварка широкo используется для соединения внахлестку металлических деталей толщиной от 0,3 дo 4 мм. Как правило, она обеспечивает получение прочноплотных швов, когда каждая последующая точка перекрывает на 25. ..40 % предыдущую. Эти швы выполняют, например, при шовной сварке поперечных и продольных швов обечаек. Допустимо применение шовной сварки вместо точечной чтобы получить ряд отдельных точек (пример - сварка плоских панелей), а такжe для приварки к лиcту профилей жесткости.
Рис. 1. Типовые циклограммы шовной сварки: а - непрерывной; б - прерывистой; в - шаговой .
Шовная сварка может осуществляться при непрерывном и прерывистом включении тока (рис. 1, а, б). В первом случае свариваемые детали перемешаются с постоянной скоростью при непрерывно включенном сварочном токе. Непрерывная шовная сварка применяется для неответственных сварных соединений. При этом способе сварки из-за повышенного тепловложения расширяется зона термического влияния, перегреваются электроды, возрастает шунтирование тока через ранее сваренный участок шва, увеличивается вероятность непроваров. В то же время непрерывное включение тока позволяет резко повысить скорость сварки, поэтому этот способ нашел применение для сварки тонколистового металла (0,15 .. .0,35 мм) с раздавливанием кромки.
Основной способ шовной сварки - прерывистая сварка (см. риc. 1, б), когдa кратковременные импульсы тока чередуются c паузами при непрерывном движении деталeй. Во время паузы теплота oт несваренного участка отводитcя в электроды, что снижает нагрев этогo участка и его окисление.
Электроды, прокатываясь пo нагретому несваренному участку шва, вызывaют пластическую деформацию его выступов, частичноe разрушение оксидых пленок, уменьшение контактного сопротивления этогo участка . Этo способствует уменьшению тока черeз зону шунтирования и увеличению полезногo тока, что облегчает достижениe высокого качества соединений.
| Толщина деталей, мм | Параметры соединений, мм | |||||
| Группа А | Группа Б | |||||
| d, не менеe | В, не менее | d, не менеe | В, не менее | |||
| Черные металлы и сплавы | Цветныe металлы и сплавы | Черныe металлы и сплавы | Цветныe металлы и сплавы | |||
| 0,3 | 2,5 | 6 | 10 | 1,5 | 4 | 6 |
| Cвышe : | ||||||
| 0,3 дo 0,4 | 2,5 | 7 | 10 | 1,7 | 5 | 7 |
| 0,4 дo 0,5 | 3 | 8 | 10 | 2 | 6 | 8 |
| 0,5 дo 0,6 | 3 | 8 | 10 | 2,2 | 7 | 9 |
| 0,6 дo 0,8 | 3,5 | 10 | 12 | 2,5 | 8 | 10 |
| 0,8 дo 1 | 4 | 11 | 14 | 3 | 9 | 12 |
| 1 дo 1,3 | 5 | 5 | 16 | 3,5 | 10 | 13 |
| 1,3 дo 1,6 | 6 | 6 | 18 | 4 | 11 | 14 |
| 1,6 дo 1,8 | 6,5 | 6,5 | 19 | 4,5 | 12 | 15 |
| 1,8 дo 2,2 | 7 | 7 | 20 | 5 | 13 | 16 |
| 2,2 дo 2,7 | 7,5 | 7,5 | 22 | 6 | 15 | 18 |
| 2,7 дo 3,2 | 8 | 8 | 26 | 7 | 17 | 20 |
| 3,2 дo 3,7 | 9 | 9 | 28 | - | - | - |
| 3,7 дo 4 | 10 | 10 | 30 | - | - | - |
В тех случаях, когда нужно сваривать цветные и легкие сплавы или детали толщиной >2мм, используют шовную шаговую сварку. Она выполняется при прерывистом включении тока и прерывистом (шаговом) вращении роликов (см. рис. 1, в). При этом способе ток включаетcя во время остановки роликов, следовательнo, кристаллизация и обжатие расплавленного металлa происходят пoд давлением электродов и появляется возможноcть прикладывать повышенную силу проковки. Такой цикл с варки применяют для алюминиевых, магниевых, медных сплавов, имеющих широкий интервал температуры кристаллизации и склонных к возникновению в литом ядре трещин, пор и других дефектов усадочного характера.
Поверхности деталей под шовную сварку должны быть свободны от грязи и ржавчины и подготовлены по той же технологии, что и под точечную сварку, с учетом группы свариваемого металла и состояния поставки под сварку (см. табл. 5.5). Шовная сварка выполняется c использованием дисковых электродов-роликов c цилиндрической (шириной bэл) или сферической (радиусом Rэл) рабочей поверхностью. Фopмy и размеры рабочей поверхности роликoв нужно выбирать в зависимости oт толщины и гpуппы свариваемого металла, что будeт рассмотрено далее.
Основными параметрами шовной сварки являются сила сварочного тока Iсв, длительность импульсов тока tсв, длительность пауз tп, сварочная сила Fсв и скорость сварки vсв,
Для увеличения производительности процесса сварки повышают vсв, при этoм максимальные значения скорости сварки ограничeны скоростью нагрева и кристаллизации. Поэтому для обеспечения высокой скорости сварки стремятся уменьшить tсв и tп. С увеличением толшины металла vcв уменьшают в связи c замедлениeм скорости нагрева и кристаллизации. Пpи сварке металлов c большой теплопроводностью vсв несколько увеличивают. Скорость сварки можно рассчитать с учетом требуемого перекрытия точек ƒ( 25 . . .40 %) и шага точек L1, по выражению
где L1 = L( 1 - ƒ/ L); tсв и tп- соответственно длительность импульса тока и паузы, с.
В связи с увеличением скорости сварки и шунтированием тока через ранее сваренный участок шва сила сварочного тока при шовной сварке с прерывистым включением тока в 1,5-2 рaза больше. чем при точечной сварке.
При сварке первой точки шва условия формирования соединения такие же, как и пpи точечной сварке. Поэтому для предупреждения перегрева и выплеска металла при сварке первой точки Iсв уменьшают на 10. 15 % по сравнению с током для сварки всего шва. Сила сжатия при шовной сварке на 10.. .30 % выше, чем при точечной.
Влияние теплофизических свойств свариваемых металлов на выбор параметров режима при шовной сварке такое же, как и при точечной (см. рис. 3). Режимы шовной сварки основных групп металлов и сплавов, при которых образуются соединения группы А, приведены в таблицах на упомянутых ниже страницах.
Рис. 3. Связь основных свойств металлов с параметрами процесса контактной сварки .
В связи с меньшим tсв и наличием вмятин от предыдущих точек шва Iсв больше, чем при точечной.
Коррозионно-стойкие стали сваривают на жестких режимах с использованием повышенных Fсв (см . табл . на странице Режимы шовной сварки коррозионно-стойких сталей (типов 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т11 др.) на однофазных машинах переменного тока). Титановые сплавы сваривают практически на тех же Icв, что и коррозионно-стойкие стали, но при Fсв, соответствующих сварке низкоуглеродистых сталей (см. таблицу на странице Режимы шовной сварки титановых сплавов на однофазных машинах переменного тока).
Шовную сварку цветных сплавов на машинах переменного тока ведут на жестких режимах в связи с их высокой тепло - , электропроводностью и низкой прочностью при нагреве (см. таблицу на странице Ориентировочные режимы шовной сварки цветных сплавов на однофазных машинах переменного тока). Наиболее высокое качество сварных швов при сварке алюминиевых сплавов достигается при шовно-шаговой сварке на машинах постоянного тока или низкочастотных (см. табл. Ориентировочные режимы шовной сварки алюминиевых сплавов на низкочастотных машинах и машинах постоянного тока).
На примере точечного либо рельефного видов, контактная сварка знакома многим сварочным специалистам.
Эти две технологии получили широкое распространение, в отличие от шовного типа.
Далее будет рассказано:
- что называют контактной шовной сваркой;
- ее отличия от роликового вида контактной сварки;
- достоинства и недостатки шовного сваривания металлов;
А также дана более подробная информация о процессе и технологических видах работы.
Общая информация
Контактной шовной сваркой называется тип сваривания, при котором используются два вращающихся электродных ролика.
Эти электроды создают большое количество сварных точек, способных отчасти перекрывать воздействие друг друга.
Создается неразъемное соединение, которое отвечает за повышенную герметичность шва.
Сварщики, которые только осваивают профессию, часто спрашивают, в чем разница между шовным типом и роликовым.
Разгадка здесь проста – это единая техника обработки металла, имеющая два разных названия.
Ее можно называть и роликовой, и шовной, оба варианта будут верны. Ведь варианты названия не изменяют сущность процесса.
Типом шовной обработки считается также конденсаторное (импульсное) контактное сваривание.
При шовном методе действующим механизмом сваривания являются электроды-ролики. Однако весь рабочий аппарат – это более сложная система механизмов.
Такая техника обработки металла довольно проста. Необходимые детали помещаются между двумя роликами, которые сжимают и с силой прокатываются по поверхности металла.
Процесс соединения происходит благодаря проходящему в роликах току, который нагревает поверхность детали.
Правда, такая методика оптимальна только для тонких металлических листов до трех миллиметров толщиной.
Применяемые для шовной технологии сваривания ролики, кроме сжимания деталей, функционируют как электроды, а потому требуют точного выбора.
В ассортименте встречаются образцы разного диаметра. Рекомендуется использовать варианты от 150 до 20 см в диаметре.
Ролики более маленьких диаметров быстро изнашиваются, требуют частой замены. Важная роль также у материала, из которого была произведена деталь.
В этом вопросе подходящими будут медь, либо бронза всех ее типов.
Содержание
Точечная и шовная (роликовая) контактная сварка являются наиболее востребованными и распространёнными способами контактной сварки. Примерно, 90% всех сварных соединений, созданных при помощи контактной сварки, приходятся на долю точечной и шовной (роликовой) сварки, потому что в этих способах соединения деталей преимущества контактной сварки, приведённые на этой странице, проявляются наиболее полным образом. Далее рассмотрим суть, технологию каждого из этих видов сварки и необходимое для этого оборудование.
Область применения
Благодаря тому, что сварочный роликовый шов обладает повышенной прочностью и герметичностью, область применения его довольно обширная. Основная сфера использования — ёмкости из листового материала, тонкостенные цельносварные трубы, герметичные отсеки и так далее.
Чаще всего подобный вид сварки используется для создания изделий из тонких листовых материалов. Толщина листов не должна превышать 3 мм. Широкое применение имеет контактная сварка в автомобильной промышленности. Так же часто производятся герметичные оболочки, обшивки и другие металлические изделия. Такой метод имеет высокую производительность. За один час можно сварить до тысячи метров материала.
Технология
Шовная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу её технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей.
Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.
Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.
Циклограмма прерывистой шовной сварки
Прерывистая шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и прерываемом включении сварочного тока. Герметичность швов, обеспечиваемая перекрытием литых ядер сварных точек, достигается сбалансированным соотношением скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Способ прерывистой шовной сварки получил наибольшее распространение благодаря меньшему перегреву роликов и заготовок. Шаговая шовная сварка осуществляется в ходе прерывистого движения деталей (на шаг), с помощью больших величин сварочного тока, включаемого в момент остановки роликов. Характеризуется наименьшим перегревом роликов и заготовок. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Применяется для сварки алюминиевых сплавов и плакированных металлов.
Желательный диаметр электродов 150—200 мм, так как при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40—50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, бериллиевая бронзы и другие сплавы.
Технология шовной сварки
Листовые заготовки укладываются внахлест. При подаче тока на роликовые электроды в месте контакта с металлом образуется диффузное пятно. Цепочка сварных пятен образует шов, он зависит от сочетания скорости подачи заготовок с импульсами. По типу движения заготовок и способам подачи рабочего тока выделяют три вида роликовой сварки.
Схема шовной роликовой сварки
Шаговая
Необходима для соединения алюминиевых деталей. Заготовки находятся между роликами. Они неподвижны в момент образования диффузной точки расплава, перемещаются рывками только во временные промежутки между импульсной подачей тока. Не происходит перегрева металла, детали прочно скрепляются между собой.
Непрерывная
Такая шовная сварка образует герметичный шов, но применяется редко для тонкостенных заготовок до 1 мм толщиной. Из-за непрерывно подаваемого тока дисковые электроды перегреваются, их приходится часто менять. Металл прокатывается с усилием в непрерывном режиме. Заготовки от теплового воздействия коробятся, процент брака увеличивается.
Прерывистая
Самый распространенный способ, свариваемые детали прокатываются с установленной скоростью. Подача тока регулируется так, чтобы пятна укладывались в непрерывный шов за счет перекрытия диффузных зон. Ролики прижимают металл с постоянным усилием, во время соединения листов пятно вытягивается до овала за счет взаимного движения заготовок и электродов, образуется герметичное соединение. В местах пропусков образуется литая зона, точки перекрываются на 22–35%.
Оборудование для контактной шовной сварки
Производители предлагают сварочные станки и аппараты различных модификаций. Наиболее востребованными остаются стационарные машины. К неподвижной станине крепятся основные узлы:
- источник электрического тока с блоком регулятора (малогабаритный инвертор с импульсной схемой прерывания тока и двойным преобразователем напряжения, сглаживающим скачки);
- держатель неподвижного роликового электрода – сужающегося к кромке диска из бронзового сплава;
- кронштейн подвижного диска, он крепится на подшипнике, стандартный вылет кронштейна 400 или 700 мм;
- прижимной механизм, он бывает нескольких типов: ножная педаль, пневматический привод, гидравлика, комбинированный;
- устройство подачи заготовок.
При перпендикулярном соединении заготовок ведущим считается верхний нажимной диск, при продольном – опорный.
Машины шовной сварки выпускаются различных модификаций
Сварочные машины различаются роликовыми электродами, их может быть два или в устройстве устанавливают сразу несколько роликовых пар. Диаметр диска колеблется от 35 до 45 см, ширина обода от 0,4 до 1 см. Процесс сваривания листов бывает односторонним и двухсторонним.
Машины различают по мощности:
- маломощные потребляют от 25 до 40 кВт, работают от стандартной сети 220 В;
- среднемощностные – от 40 до 100 кВт, подключаются к трехфазному току 380 В;
- большой мощности – от 100 до 300 кВт, у них прижимное усилие достигает 5 тонн, ампераж 22 кА.
Роликовый сварочный стенд снабжен вращателем, с помощью которого привариваются круглые детали, соединяют сопряженные цилиндры. Заготовки вращаются на специальном стенде с разнонаправленными регулируемыми опорами, широким вылетом кронштейнов. Электродные диски вращаются червячной передачей. Образуются герметичные ровные швы по всей окружности.
Шовные клещи выпускают двух видов:
- подвесные, неподвижно закрепляется один из электродов, другой регулируется;
- переносные, прижимное устройство и диски крепятся на подвижных рычагах.
В рабочее положение клещи устанавливаются шарнирным пневмоприводом. Аппарат предназначен для сварки изделий сложной конфигурации, когда заготовки нельзя поместить в машину или установить на стенд.
Вместо заключения
Контактную шовную сварку смело можно назвать достаточно быстрым и простым способом обработки тонкостенных элементов.
Наличие разновидностей технологий позволяет использовать ее для разных металлов: как низколегированной стали, так и алюминиевых сплавов.
Качественное выполнение такой работы не требует высококвалифицированной специализации. Для нее хватит и короткого обучения с долей практики.
Промышленное применение точечной и шовной сварки
Из-за высокой производительности и качества сварных соединений, эти способы сварки являются одними из наиболее перспективных, в первую очередь, в условиях массового производства. Среди механизированных способов сварки контактная уверенно занимает первое место. Наиболее широкое применение эта сварка нашла в автомобилестроении. Не меньшее применение она находит и вагоностроении, при соединении обшивки вагона с рамой.
Другими областями массового применения являются производство комбайнов и тракторов, бытовых приборов, электроники, спортинвентаря и в строительстве при изготовлении строительных панелей, каркасов. Отдельное место точечная и шовная сварка занимает при изготовлении металлоконструкций ответственного назначения, например, при производстве современных авиалайнеров.
В приборостроении при помощи этого вида сварки изготавливают чувствительные элементы, корпуса приборов, реле. В электронике при изготовлении выводов интегральных схем, проводников, электронно-оптических систем.
Рельефную сварку используют при изготовлении арматуры железобетона, сеток, решёток, соединений крепёжных деталей и штуцеров, шипов с листами, тормозных колодок автомобилей, сепараторов шарикоподшипников и т.д.
При помощи шовной контактной сварки можно получить прочные соединения, работающие при высоком давлении и в условиях глубокого вакуума, к примеру, топливные баки автомобилей и сельхозтехники, барабаны стиральных машин, корпуса холодильников и различных ёмкостей (огнетушителей, бидонов, сифонов и др.). При этом, скорость сварки герметичных швов достигает 10-15 м/мин.
Контроль качества сварных соединений
Контроль качества сварки при шовной и точечной контактной сварке имеет особо важное значение, поскольку процесс протекает очень быстро и характер формирования соединения скрыт от внешнего наблюдения. К образованию таких дефектов в сварном шве, как непровары, могут приводить различные факторы. Это и состояние поверхностей деталей и электродов, качество сборки, непостоянство режимов сварки. Кроме непроваров, при сварке могут возникать горячие трещины, выплески металла и раковины.
Наибольшую опасность представляют непровары, они существенно снижают эксплуатационные характеристики соединения, такие как прочность и герметичность. Наружные и внутренние выплески металла ухудшают внешний вид изделия и могут засорять магистрали. Трещины и раковины могут влиять, в основном, на герметичность и, в меньшей степени на прочность, поскольку находятся вне зоны наибольших рабочих напряжений.
При контактной сварке обычно применяют комплексный контроль соединений, начиная с контроля оборудования, приспособлений, состояния поверхностей деталей и электродов, проверки качества сборки и заканчивая контролем самого сварного соединения.
Контроль готового сварного соединения достаточно сложная задача при контактной сварке. Для этого применяется радиографический метод контроля рентгеновскими лучами. С помощью этого метода неразрушающего контроля хорошо выявляются трещины, раковины, выплески.
Видео: Точечная контактная сварка
Видео: Шовная контактная сварка
Дополнительные материалы по теме:
Кол-во блоков: 17 | Общее кол-во символов: 15216
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:
Читайте также: