П4

F U

2

П

t

П

v l

П

U 2

ос

ээ

l2

св

опл

3

ээ

l2

Т

1

2

Т

где l – линейный размер (диаметр стержня при стыковой сварке); Uээ – напряжение на свариваемых деталях;

Fос и рос – соответственно усилие сжатия свариваемых деталей и давление сжатия. Теплофизические характеристики металла ρ,λ, α принимают постоянными, не зависящими от температуры.

Раздел 4. ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Из большого количества универсальных контактных машин выбирают рациональную конструкцию установки по ее назначению, мощности и конструктивным особенностям.

Способ сварки определяет тип машины: точечная, шовная, стыковая рельефная. По циклу сварки и сварочному току определяют марку машины и ее мощность. По конструкции сварного узла следует подобрать наиболее рациональный внешний контур машины.

Практически при сварке всех сварных узлов, которые имеются в задании, требуется модернизация элементов сварочного контура или перестройка цикла сварки (программа сварочного тока и усилия на электродах).

Раздел 5. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНЕГО КОНТУРА

В результате модернизации внешнего контура изменяется конструкция его элементов, сечение и длина токоведущих частей, количество переходных контактов. В целом изменяется общее электрическое сопротивление контура.

Необходимо сделать технический проект модернизированного контура машины, который бы обеспечил надежный токоподвод к месту сварки деталей.

Произвести поверочный расчет трансформатора. Методика расчета приведена в (13).

Раздел 6. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

Разработка конструкции оснастки и приспособлений производится с целью автоматизации и механизации процесса сборки и сварки изделия. Кроме того, применение приспособлений позволяет обеспечить получение заданных размеров сварных узлов и достигнуть их взаимозаменяемости, уменьшить образование значительных деформаций, упростить контрольносдаточные испытания и т. д. Наиболее трудоемкими при контактной сварке являются вспомогательные операции.

120

По назначению устройства для автоматизации и механизации вспомогательных операций при контактной сварке могут быть спроектированы:

Приспособления для предварительной подготовки деталей и инструмента к сварке (обработка поверхности деталей и электродов);

сборочные (сборочно-сварочные приспособления, устройства для разметки мест постановки точек шва)

установочные приспособления для фиксирования изделия относительно электродов (роликов), поддержания и выравнивая;

механизм подачи узла в контур машины и перемещения его при сварке, автоматические питатели;

многофункциональные устройства с программным управлением, промышленные роботы;

многопозиционные машины (машины-автоматы);

поточные и автоматизированные линии;

устройства для последующей обработки сварных узлов (снятие грата, термообработка, введение клея под нахлестку)

Раздел 7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ КОНСТРУКЦИИ

Высокое качество сварных изделий обеспечивается совокупностью всех конструктивных и технологических решений, начиная от эскизного проектирования деталей и кончая контролем технологического процесса. Новый технологический процесс создается на основе чертежа деталей (с указанием материала, размеров и формы, типов соединений); технических условий на изготовление узла (с требованиями, предъявляемыми к материалу, оборудованию, технологическому процессу); программы выпуска (с указанием количества выпускаемых изделий в год).

Точечной и шовной сваркой обычно соединяют детали в узлы (секции), затем их собирают между собой различными способами. Такая организация производства позволяет эффективно использовать высокопроизводительные способы сборки и сварки, повышать уровень механизации и автоматизации, качество соединений, расширять фронт работы и снижать себестоимость продукции.

Разработку технологического процесса начинают еще на стадиях проектирования новой конструкции созданием директивной технологии, а затем рабочего технологического процесса (маршрутной технологии и операционных карт).

Типовой технологический процесс производства сварных узлов состоит из ряда основных операций в определенной последовательности: изготовление деталей, подготовка свариваемых поверхностей, сборка, прихватка, сварка, правка и механическая обработка, антикоррозионная защита, контроль. Этот процесс корректируют в зависимости от масштаба производства, степени взаимозаменяемости деталей, материала, размеров, формы и ответствен-

121

ности узлов, а также особенностей производства: исключают, добавляют или меняют последовательность операций.

Изготовление деталей

Качество изготовляемых деталей непосредственно влияет на трудоемкость и качество сборки, прихватки, сварки. В большинстве случаев увеличенные зазоры и плохое сопряжение деталей возникают именно из-за низкой точности их изготовления.

Заготовки из листа вырезают на гильотинных, дисковых, вибрационных ножницах, в штампах, газовым пламенем, плазменной струей. Для автоматического раскроя листов из титановых сплавов, жаропрочных сталей применяют лазеры. Профили разрезают на пресс-ножницах, пилами.

Формообразование деталей выполняют обычно холодной деформацией: гибкой во вращающихся валках, свободной гибкой, обтяжкой, вытяжкой, выдавливанием, штамповкой. Хрупкие металлы деформируют с подогревом. Особо крупные тонкостенные детали (днища, оболочки) изготовляют высокоскоростной обработкой, например, взрывом.

Подготовка поверхности

Цель этой операции — удаление исходных толстых, неравномерных по свойствам поверхностных пленок. В результате повторного окисления возникают новые пленки — тонкие с малым и стабильным контактным сопротивлением.

Способы подготовки поверхности различны. В наиболее полном виде они включают несколько последовательных операций: обезжиривание, удаление исходных, в основном оксидных, пленок, пассивирование, нейтрализацию, промывку, сушку, контроль.

Обезжиривание служит для удаления загрязнений, масла, маркировочной краски протиркой растворителями либо в ваннах различного состава: содовых растворах (для легированных сталей и титановых сплавов), щелочных растворах (для алюминиевых и магниевых сплавов). С целью ускорения процесса, в ванну иногда вводят ультразвуковые колебания. В автомобильной промышленности холоднокатаную сталь сваривают часто вообще без подготовки поверхности (тонкий слой масла мало влияет на формирование точек); латуни — после обезжиривания.

Удаление оксидных пленок — трудоемкая операция, так как оксиды химически связаны с металлом. Обычно их удаляют механической обработкой или химическим травлением.

Механическую подготовку проводят дробеструйной обработкой или металлическими щетками. Дробеструйную обработку применяют главным образом для стальных деталей с толстой оксидной пленкой (после термообработки, горячей деформации и т.д.) или с особыми поверхностными слоями; для титановых сплавов — с окалиной TiО2, реже для других металлов. Дробь изготовляют в виде частиц отбеленного чугуна, мелконарезанной стальной проволоки, а для алюминиевых сплавов — стеклянных шариков.

122

Химическое травление находит широкое применение как в единичном, так и массовом производстве практически для любых металлов. После такой обработки возникает более равномерная и менее активная пленка. Появляется возможность управлять ее свойствами и скоростью последующего роста.

Сборка должна обеспечивать точное взаимное расположение деталей (в соответствии с чертежом) и минимальные зазоры между ними. Качество и трудоемкость сборки зависят от точности изготовления деталей, степени их взаимозаменяемости, а также механизации процесса.

При отсутствии взаимозаменяемости детали подгоняют. Эта сложная и трудоемкая операция выполняется рабочим высокой квалификации. Поверхность деталей неизбежно загрязняется. Поэтому вначале требуется предварительная сборка узла с подгонкой. Затем узел разбирают, подготовляют поверхность, после чего выполняют окончательную сборку. На последнем этапе никакие подгоночные операции не допускают.

Прихватка

Прихватка служит для точного фиксирования деталей в узле, предотвращения их смещения при сварке, повышения жесткости узла, уменьшения зазоров и снижения остаточных деформаций. Чаще всего собранные узлы прихватывают точечной сваркой на стационарных машинах; тонколистовые детали сложной' формы и больших размеров — в приспособлениях (стапелях) с помощью передвижных контактных машин (клещей, пистолетов) или аргонодуговой сваркой; крупные толстостенные узлы — аргонодуговой, ручной дуговой сваркой с последующим вырубанием мест прихватки.

Разработку технологического процесса сварки изделия на производстве осуществляют в соответствии с ЕСКД и стандарта предприятия. В курсовом проекте допускается ограничиться упрощенной технологической схемой.

Раздел 8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИЕНИЙ

Качество соединений, выполненных контактной сваркой, определяется в основном наличием сплошной металлической связи по заданной площади соединения. При точечной, шовной и в большинстве случаев при рельефной сварке эта площадь оценивается размерами зоны взаимного расплавления деталей. При стыковой сварке металлическая связь должна быть установлена по всей площади торцов соединяемых деталей. Невыполнение этих требований влечет образование непроваров. Непровары, несплошности (трещины, раковины), выплески, недопустимые изменения свойств металла, а также несоблюдение установленного внешнего вида, формы и расположения швов квалифицируются как дефекты.

Существующий уровень технологии и сварочного оборудования не может гарантировать полное отсутствие дефектов в сварных соединениях. Их возникновение связано с воздействием на процесс сварки различного рода случайных возмущений, которые обычно разделяют на возмущения от произвольных отклонений технологических факторов (величины сборочных зазоров, размеры рабочей поверхности электродов, показатели качества подго-

123