8.3.4 Требования к организации участков сварки цветных сплавов

Участок сварки цветных сплавов должен отвечать следующим требованиям:

1 Работы, связанные со сваркой цветных сплавов, должны проводиться в чистых, сухих помещениях. Облицовка пола и стен должна обеспечивать легкое удаление пыли и не должна служить источником ее образования.

2 В помещении не допускается выполнение работ, связанных с интенсивным образованием пыли и дыма (газовая сварка, электродуговая сварка покрытыми электродами, зачистка абразивными кругами и т.п.).

Зачистку металлическими щетками и абразивными кругами выполнять в изолированном от сварочных постов помещении с вытяжкой.

3 Помещение должно быть сухим, температура воздуха должна быть 16…20С, относительная влажность - не более 75%, на участке сварки не допускается протекание кровли и батарей парового отопления, наличие конденсата на стенах, потолках и стеклах.

Контроль температуры и влажности воздуха производить термометрами и приборами, установленными в помещении.

4 На участке сварки не допустимы сквозняки, которые нарушают газовую защиту при сварке, а также приводят к повышению скорости охлаждения сварочной ванны при кристаллизации, что может привести к появлению закалочных структур при сварке некоторых термоупрочняемых цветных сплавов.

5 Не допускается попадание жировых веществ, пыли и других загрязнений на свариваемые детали.

6 Рабочие, выполняющие работы по подготовке к сварке, зачистке и контролю сварных швов, должны работать в спецодежде (в чистом костюме и белых хлопчатобумажных перчатках).

9 Сварка давлением

9.1 Контактная сварка

Контактная сварка представляет собой процесс образования неразъёмных соединений в результате нагрева металла электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Основные особенности всех способов контактной сварки –надёжность соединений, высокий уровень механизации и автоматизации, высокая производительность процесса и культура производства.

Контактная сварка – наиболее старый высокопроизводительный процесс получения неразъёмных соединений металлов. Открыл и впервые применил стыковую сварку сопротивлением в 1856 г. английский физик У. Томсон (Кельвин), член Лондонского

королевского общества, почётный член Петербургской Академии наук. В 1877 г. русский изобретатель Н.Н. Бенардос предложил один из наиболее распространённых способов контактной сварки - точечную .

Контактная сварка уже в первой четверти XX века получила широкое распространение, особенно в США.

Классификация способов контактной сварки.

Контактная сварка

Стыковая сварка

Точечная сварка

Шовная сварка

Рельефная сварка

9.1.1 Стыковая сварка

При стыковой сварке детали соединяются по всей площади касания (см. рис.54).

 

2

3

1 – детали;

2, 3 – токоподводы.

1

Рис. 54.Принципиальная схема процесса стыковой контактной сварки.

В зависимости от состояния металла в зоне соединения различают стыковую сварку сопротивлением (см. рис. 55а) и оплавлением (см. рис.55б).

F_ОС

I, А I, А

F_КГС 1эт 2эт F_КГС

1эт. 2эт. 3эт. F_ОС

F_СВ

I

t, сек

t, сек

а) б)

Р

I

ис.55.

а) - циклограмма процесса сварки сопротивлением;

б) - циклограмма процесса сварки оплавлением.

Детали 1 закрепляются в токоподводах 2-3, один из которых (токоподвод 2) является подвижным и связан с приводом усилия машины (см. рис. 54).

Стыковая сварка сопротивлением протекает в два этапа (см. рис. 55).

F_Н

F_Н

F_ОС

F_ОС

1

1

Рис. 55. Этапы формирования соединений при стыковой сварке сопротивлением.

1 – окисные плёнки; F_Н – начальное усилие сжатия; F_ОС – усилие осадки.

Первый этап начинается со сжатия деталей усилием F_Н и включения тока. Протекание тока через детали приводит к постепенному нагреву металла в стыке до температуры (0,8…0,9) Т_ПЛ.

На втором этапе осуществляется осадка деталей усилием F_ОС. При этом металл интенсивно деформируется в направлении, обозначенном стрелками. Происходит сближение поверхностных атомов, удаление окисных плёнок и образование сварного соединения в твёрдом состоянии.

При стыковой сварке сопротивлением вследствие малой степени пластической деформации, локализующейся в приконтактных слоях металла, происходит лишь частичное разрушение и удаление окислов. Степень обновления поверхности составляет при этом не более 60…70%, что определяет относительно низкую прочность и пластичность соединения.

Поэтому сварка сопротивлением используется ограниченно, например, для соединения проволок, стержней и труб сечением до 200…250 мм² (Ø15…Ø17мм), в основном, из низкоуглеродистой стали.

При стыковой сварке оплавлением формирование соединения происходит в три этапа (см. рис. 56).

F_ОС

F_ОС

F_Н F_Н

1

1

2

Рис. 56. Этапы формирования соединения при стыковой сварке оплавлением.

1 – жидкий металл (1-ый и 2-ой этапы);

2 – литой металл (3-ий этап)

На первом этапе детали сближаются под напряжением с небольшим усилением F_Н.

В участках контакта образуются перемычки жидкого металла, которые взрываются, образуя углубления - кратеры, заполненные жидким металлом. Основной металл при этом нагревается постепенно за счёт передачи теплоты от стыка.

Второй этап характеризуется увеличением скорости оплавления – скорости образования и разрушения перемычек. Количество жидкого металла, находящегося на поверхности торцов, быстро возрастает вплоть до образования сплошной плёнки расплавленного металла.

Третий этап начинается резким увеличением усилия и осадкой. Жидкий металл выдавливается из стыка в грат, а торцы подвергаются значительной пластической деформации. Вместе с жидким металлом удаляются окисные плёнки, при этом образуется соединение в твёрдой фазе.

Как видно, при этом способе условия удаления окислов из стыка весьма благоприятны. При сравнительно небольшой деформации степень обновления поверхности достигает 100%. Прочность и пластичность таких соединений мало уступают основному металлу. Сварка оплавлением находит применение при создании разнообразных конструкций как малых, так и больших сечений до 100000 мм²( Ø350мм). Этим способом получают длинномерные изделия – трубопроводы, железнодорожные рельсы, арматуру железобетона и т.п. Сварку оплавлением применяют для изготовления деталей замкнутой формы – ободьев автомобильных колёс, звеньев цепей и т.д. В целях экономии легированной стали, такой способ используют при изготовлении режущего инструмента: к хвостовой части из углеродистой стали, приваривают рабочую часть из быстрорежущей стали.