Технологія зварювання різноманітних матеріалів та вузлів

Режим зварювання це комплекс основних параметрів які контролюються

Зварювання опором

• Зварювальний струм або його щільність Ізв Jзв

• Тривалість нагрівання tзв

• Початкове зусилля Рн

• Зусилля осадки або тиск Рос, зусилля затискання деталей Рзат

• Скорочення деталей Δзв

• Установочна довжина 2Lо

Вибір або призначення параметрів може бути: згідно розрахунків, коли використовується рівняння теплового балансу, властивості матеріалу. Це ми з вами уже опрацювали на практичних заняттях.

На цей час є дуже багато наробок на зварювальну тему, можна користуватися табличними даними, графіками, циклограмами, або ж використовувати теорію подібності. Але як показує життя, як правило перед запуском виробництва треба провести дослідні зварювання.

Зварювальний струм та час

Інколи використовують емпіричну залежність , де к – коефіцієнт який дорівнює для сталей 8 – 10 для алюмінію 20 для міді десь близько 30

Треба зважати на те що при зменшенні перерізу деталей приміняються більш жорсткі режими (тобто струм збільшується, час зменшується) Наприклад при зварюванні дротів із сталі 0,3 – 3 мм щільність струму може бути 700 – 250 А/мм² а із міді 3500 – 1000 А/мм²

Загальні рекомендації

При дуже великій щільності струму можуть бути вибризки, збільшення часу нагрівання збільшує процеси окиснення, зменшення сприяє нерівномірності нагрівання.

Зусилля нагрівання та осадки якщо воно мале то полегшуються процеси нагрівання але можуть бути вибризкування та пористість. При осадці зусилля збільшують до Рос яке збільшує пластичну деформацію, активує процеси руйнування окисів та очищення поверхонь.

Рекомендують питомий тиск при зварюванні

Вуглецевих сталей – 1…3 кг/мм²

Кольорових металів – 0,3…1,5 кг/мм²

Для легованих – 10 – 15 кг/мм²

Установочна довжина

Коли її вибирають то враховують два фактори

• стійкість деталей при осадці

• теплопередачу в губки

при дуже великій довжині деталі можуть зігнутися, збільшується загальний опір зони зварювання

а при дуже малій1о дуже активізуються процеси теплопередачі в губки машини

для деталей круглого перерізу 1о вибирають в межах (0,6…1) або ж із таблиці наприклад

S мм²	25	100	250
21о мм	3+3	5+5	6+6

Зварювання оплавленням

Визначається наступними параметрами:

• припуском та оплавленням Δопл – сумарне укорочення деталей при оплавленні

• швидкістю оплавлення Vопл

• струмом оплавлення Іопл

• напругою Uопл

• Величиною осадки Δос

• Струмом осадки Іос

• Зусиллям осадки або тиском Рос

• Установочною довжиною деталі 21о

• Зусиллям затискання деталей губками Рдет

При зварюванні з підігріванням задають

• температуру підігрівання Тпід

• Струм підігріву Іпід

• Час підігрівання tпід

• Кількість імпульсів підігрівання і їх довжину tімп

• Припуск на підігрів Δпід

Іноді при зварюванні оплавленням задають напругу холостого хода або програму його зменшення

Припуск на оплавлення вибирають із умов рівномірного підігрівання по перерізу оптимального розподілу температури і шару розплавленого металу. При зварюванні з підігріванням Δопл зменшується в 2…3 рази

Швидкість оплавлення Vопл повинна забезпечувати стійке збудження і протікання процесу при заданій потужності.

Для збільшення глибини підігрівання при зварюванні деталей великого перерізу їх оплавляють при невеликій швидкості але в кінці процесу збільшують.

Струм оплавлення залежить від площі поперечного перерізу і визначається теплофізичними властивостями металу, швидкістю оплавлення, тепловим станом торців. Величина струму визначається рівнянням теплового балансу

На практиці струм оплавлення і осадки задають густиною струму (середнє значення його міняються від 5 до 30 А/мм²). При збільшення перерізу зварюваних деталей густина струму зменшується що пов’язано з зниженням швидкості зближення і збільшення глибини підігрівання деталей.

Величину припуску на осадку Δос вибирають із умов видалення перегрітого металу і окисів із стику. Припуск на осадку під струмом складає Δос.т.=(0,5…1,0)Δос

Швидкість осадки Vос вибирають з урахуванням її впливу на видалення окисів і перегрітого металу із стику при формуванні з’єднання. Мінімальне середнє значення при закритті зазора в процесі осадки повинне складати

20…30 мм/с для чугунка

50..60 мм/с для високо вуглецевої сталі

60…80 мм/с для низько вуглецевої сталі

80…100 мм/с для легованих сталей

200 мм/с для алюмінієвих сплавів

Тиск осадки Рос вибирають в залежності від природи зварюваного матеріалу і величини нагріву деталей. Значення тиску для різноманітних матеріалів знаходиться в межах 3…6 – 25…30 кг/мм²

Установочна довжина деталей

21о=Δопл+Δос+Δк

Де Δк – кінцева відстань між затискачами.

Збільшення вильоту приводить до збільшення опору а це призводить до зниження запасу стійкості оплавлення, збільшується вірогідність втрати жорсткості при осадці.

При малій стійкій довжині значна частина теплота переходить в губки що погіршує умови пластичного деформування. Орієнтовно для круглих перерізів і товстостінних труб довжина вильоту однієї деталі визначається по формулі

1о=(0,7…1,0)d

При зварюванні поліс установочна довжина росте з збільшенням їх товщини і перевищує (4…5)δ.

Зусилля затискачу деталей Раж вибирають із умови попередження проковзування деталей в губках при осадці.

Рзаж≥КоFос де Ко – коефіцієнт 1,5…4

При зварюванні з підігріванням Тпід вибирають в залежності від перерізу і матеріалу. Зі збільшенням перерізу і зниженням деформаційності матеріалу Тпід росте. Наприклад для конструкційних сталей Тпід вибирають від 800…1000°С до 1000…1200°С при S≈20000мм²

Час підігрівання tпід вибирають в залежності від перерізу і матеріалу і може бути від декількох секунд до декількох хвилин.

Тривалість імпульсів підігрівання tімп зазвичай складає 2…8 с а припуск на підігрівання Δ змінюється в межах 1…12мм.

Величину напруги холостого ходу Uх.х. вибирають мінімальною, що забезпечує стійке оплавлення. Оплавлення стійке якщо якщо потужність що виділяється в контакті деталей в 2…3 рази менше максимально можливої потужності, котра визначається значеннями Uх.х., Ік.з., соs(φк.з.) машини з урахуванням вильоту деталей. Тобто повинна виконуватися умова

;

Вибір режимів зварювання різноманітних подібних перерізів полегшується при використанні формули подібності, згідно з якою подібність температур полів і деформації визначається критеріями

Із котрих виникають залежності від лінійного значенняL.

1. Час зварювання пропорційний другій степені лінійного розміру tзв=L ².

2. Швидкість оплавлення Vопл= 1/L.

3. напруження не залежить від лінійного розміру

4. Зварювальний струм І≡L, струм нап. U=ІR а R≡1/L

5. із співвідношень J=І/L² слідує J≡1/L

6. зусилля сжиму Р≡L²

До операцій після зварювання відносять : видалення грату, плавка і термообробка.

Грат і підсилення шва видаляють спеціальними гратоносіями , різцевими головками, дернами, механічним шляхом на металокорегуючих станках.

Термообробку можна проводити прямо в губках машини шляхом допоміжного нагрівання струмом після осадки.

Якість деталей зазвичай контролюють зовнішнім переглядом і обміром, механічними іспитами, металографічними дослідами і не руйнуючим методом контролю.

Останнім часом поширено контроль якості по параметрам. При розробці процесу визначаються межі(границі) зміни параметрів які забезпечують якісне з’єднання. Сучасне устаткування дозволяє контролювати параметри процесу, фіксувати їх, зрівнювати з заданими, видавати паспорт на зварне з’єднання. Більше того процес можна переривати коли хоча б один із параметрів виходить за межі допустимого.