Режимы сварки металлов

Опубликовано admin Янв 29, 2013 в Резка металлов

В процессе сварки происходит нагрев, расплавление и кристаллизация металла. При точечной, рельефной и роликовой сварке сварные соединения формируются в большинстве случаев с образованием крупнозернистой столбчатой дендритной структуры. Такая структура характерна для сварных соединений черных металлов. Алюминиевые сплавы с широким интервалом кристаллизации (Д16, АМгб) образуют преимущественно равновесную структуру в центральной части литой зоны. Соединения, выполненные стыковой сваркой оплавлением, отличаются характерным искривлением волокон металла под действием усилия осадки.

Режимы сварки условно разделяются на два основных вида: жесткие режимы с малым FCB и большим FCB и мягкие режимы с относительно большим FCB и меньшим FCB. При жестких режимах металл зоны сварки нагрет меньше, чем при мягких, и для его деформации требуются большие FCB для одной и той же марки металла и толщины. Форма и расположение литой зоны относительно плоскости соединения при сварке на жестком режиме в основном определяются характером распределения плотности тока в контактах, который в свою очередь зависит от сочетания толщин свариваемого металла и размеров рабочей поверхности электродов, а процессы теплоотвода влияют незначительно. При сварке на мягком режиме на форму и расположение литой зоны оказывают большое влияние процессы теплоотвода в электроды и свариваемый металл. Особенно велико это влияние при сварке деталей неравной толщины и деталей из металлов с резко различными физическими свойствами. Так, при использовании мягкого режима литая зона смещается в толстую деталь или деталь, металл которой имеет более низкую тепло- и электропроводность. Если металл можно сваривать на обоих режимах, например сталь 08кп, то целесообразнее использовать жесткий режим сварки, если это допускает форма деталей и имеющееся оборудование для сварки.

Режимы точечной и роликовой сварки плоских деталей равной толщины и швов на цилиндрической поверхности из различных групп металлов могут быть использованы при отношении толщин свариваемых деталей до 2:1. Если сварка выполняется на цилиндрической поверхности меньше указанного радиуса, то режим соответствующим образом корректируется. Режимы сварки отдельных металлов, входящих в одну группу, могут несколько отличаться друг от друга. Например, режимы сварки высокопрочных алюминиевых сплавов ориентированы на сплав Д16АТ. При сварке сплава АМгб, имеющего худшую способность к пластической деформации при повышенной температуре, необходимо увеличивать на 20—50% по сравнению с режимом сварки сплава Д16АТ.

Низкоуглеродистые стали наиболее рационально сваривать на режимах средней жесткости. При точечной сварке сталей 10-20 на таких режимах возможно образование структур закалки в околошовной зоне, что снижает пластичность сварных соединений. Для устранения этого явления используют сварку на мягком режиме (больше в 1,5—2 раза) или сварку на относительно жестком режиме с последующей термической обработкой (отпуском) сварного соединения путем повторного включения тока. При точечной сварке закаливающихся низколегированных сталей также необходима термическая обработка соединения непосредственно в электродах машины. Пауза между включением и включением 1Д0П должна быть достаточной, чтобы зафиксировать структуру закалки. Мягкие режимы могут быть использованы, когда весь сварной узел подвергается окончательной термообработке.

Роликовая сварка низколегированных сталей выполняется с использованием относительно небольших fCB. Сварные соединения имеют невысокую пластичность и должны проходить термическую обработку в печи.

Сварку нержавеющих сталей можно выполнять в широком диапазоне значений. Однако из-за высокого коэффициента теплового расширения и возможных деформаций узлов при больших целесообразно использовать относительно жесткие режимы сварки. При сварке нержавеющих сталей после соответствующей термической или механической (нагартовка) обработки (стали типа ВНС) значения FCB должны быть увеличены на 25—30%.

Титановые сплавы имеют низкую тепло- и электропроводность и высокую пластичность при нагреве и свариваются при небольших значениях FCB. Из всех рассматриваемых металлов сплавы титана обладают наилучшей свариваемостью. На размеры литой зоны соединений мало влияют изменения FCR и размеров рабочей поверхности электродов, и даже при значительных отклонениях параметров режима от номинальных значений выплесков не наблюдается.

Точечная и роликовая сварка жаропрочных сплавов выполняется на мягких режимах с использованием высоких значений FCB. Роликовая сварка производится при малых скоростях в целях устранения дефектов усадочного характера (пор и трещин). В связи с высокой тепло- и электропроводностью цветных сплавов сварка ведется на малых и больших. В некоторых случаях, например при применении фигурных электродов, используют мягкие режимы со снижением и увеличением в 2—3 раза. Мягкие режимы вызывают интенсивное загрязнение рабочей поверхности электродов, особенно при сварке пластичных алюминиевых и магниевых сплавов.

Наилучшее качество точечных сварных соединений цветных сплавов обеспечивается при сварке на конденсаторных машинах и машинах постоянного тока. При точечной сварке алюминиевых и магниевых сплавов для устранения пор и трещин используют ступенчатый график усилия электродов. Пластичные алюминиевые сплавы типа АМгМ при толщине деталей 1,5—2 мм и медные сплавы сваривают без применения FK. Область применения машин переменного тока для сварки цветных сплавов в связи с большими значениями тока обычно ограничена толщиной деталей 1,5 мм. При сварке на машинах переменного тока целесообразно использовать плавное нарастание тока для снижения загрязнения электродов и уменьшения вероятности выплесков, а также его плавный спад для устранения дефектов усадочного характера в литой воне соединения.

При точечной сварке на низкочастотных машинах и машинах постоянного тока величина FK может быть снижена, если после основного тока следует дополнительный импульс тока (без паузы), что обеспечивает замедленное охлаждение металла зоны сварки и улучшает деформацию металла, устраняя внутренние дефекты — поры и трещины.

При сварке мягких алюминиевых сплавов типа АМгАМ величина FCB должна быть снижена по сравнению с FCB при сварке сплава Д16Т, при этом особое внимание следует обратить на стабильность FCB, так как в связи с высокой пластичностью этих сплавов при повышении усилия резко увеличивается площадь контакта электрод — деталь, плотность тока снижается и возможно уменьшение размеров литой зоны. Поэтому сварку сплавов типа АМгАМ рекомендуется производить при малых FCB и с использованием электродов с меньшей сферой рабочей поверхности, чем при сварке высокопрочных алюминиевых сплавов.

Наиболее жесткие режимы применяют при сварке алюминиевых сплавов на конденсаторных машинах. Сварка сплавов типа АМгб на этих машинах затруднена из-за невозможности увеличения длительности протекания тока до значений, исключающих образование внутренних выплесков.

При роликовой сварке алюминиевых сплавов используют более мягкие режимы, чем при точечной сварке. Сварка деталей толщиной до 1,5—2 мм может выполняться при непрерывном вращении роликов. Прерывистое (шаговое) вращение роликов с остановкой на время включения применяют для снижения загрязнения их рабочей поверхности и улучшения условий обжатия кристаллизирующегося шва. При сварке деталей из сплавов АМгб, АМг5В, и особенно при наличии жестких зазоров (швы на цилиндрической поверхности), для снижения вероятности внутренних выплесков применяют мягкие режимы (0,086 сек). Следует отметить, что использование при сварке алюминиевых сплавов на низкочастотных машинах типа МШШТ чрезмерно больших токов по сравнению с токами при сварке на машине МШШИ-400 машинах постоянного тока МШВ не вызывается технологическими требованиями и связано с невозможностью снижения токов этих машин (МШШТ). Кроме того, шаговое вращение роликов широко применяется при сварке отдельными точками на роликовых машинах. Производительность такой точечно-роликовой сварки при толщине деталей 0,8—1 мм может достигать 120—140 точек в минуту.

Режимы рельефной сварки близки к режимам точечной сварки таких же металлов (для одноточечного соединения). Для снижения вероятности выплесков рекомендуется плавное нарастание тока.

Рассмотренные особенности режимов точечной и роликовой сварки различных групп металлов, естественно, не исчерпывают всего многообразия режимов, которые могут быть применены в производстве.