Контактная сварка используется практически во всех отраслях: тяжелое машиностроение, авиастроение, автомобилестроение, приборостроение, производство бытовой техники, электроника и т. д. Поэтому правильно выбранный свариваемый материал, режимы сварки, оптимальный материал электрода и его конструкция должны обеспечивать высокое качество сварных соединений. Вместе с тем существует ряд особых случаев контактной сварки, требующих специального профессионального решения вопроса [1].
Сварка разнотолщинных деталей
При сварке изделий из материала различной толщины эффекта смещения сварного ядра можно избежать двумя способами. Применением электрода с большим диаметром рабочей части со стороны более толстого листа (в том случае, когда разница в толщинах невелика), либо применением различных электродных сплавов, например, сплавов с более высокой тепло- и электропроводностью со стороны толстого листа и сплавов с меньшими показателями со стороны тонкого. При увеличении разницы толщин свариваемых деталей более 2:1, со стороны тонкой детали рекомендуется устанавливать электрод (ролик) с существенно меньшими размерами (на 25–30%). При точечной сварке деталей неравной толщины рекомендуется также между электродом и тонкой деталью устанавливать тепловой экран —прокладку толщиной 0,15–0,25 мм из того же материала.
Сварка деталей из разноименных металлов и сплавов
При точечной (шовной) сварке деталей, изготовленных из металлов и сплавов различного химического состава и разнящихся по физико-механическим свойствам, сварное ядро смещается в деталь с более низкой тепло- и электропроводностью, например при сварке углеродистой стали с нержавеющей литая зона смещена в деталь из нержавеющей стали. Для получения более равномерного проплавления деталей соответствующим образом подбирают размеры рабочих поверхностей электродов. Кроме того, со стороны более теплопроводного материала применяют электрод, изготовленный из сплава с более низкой тепло- и электропроводностью. При сварке легких сплавов варьируют только размеры рабочих поверхностей электродов и используют жесткие режимы сварки на конденсаторных машинах.
Сварка электродами с различной конфигурацией рабочей поверхности
Наибольшее применение для точечной сварки находят электроды с плоской и сферической рабочими поверхностями [1], а для шовной — ролики с цилиндрической и сферической поверхностями. Электроды со сферической поверхностью имеют большую стойкость и менее чувствительны к перекосам при их монтаже, чем электроды с плоской поверхностью. Электроды со сферической поверхностью рекомендуется также использовать в машинах радиального типа и сварочных клещах, при изготовлении фигурных электродов, работающих с большими прогибами. При сварке легких сплавов во избежание вмятин и подрезов на поверхности сварных точек и швов рекомендуются электроды и ролики только со сферической поверхностью.
Сварка деталей с легкоплавкими защитными покрытиями (цинкование, кадмирование ...)
При сварке деталей с легкоплавкими покрытиями характерно сильное загрязнение рабочей поверхности электродов и роликов, а также расплавление и выдавливание металлопокрытия в зазор между деталями. Чтобы избежать последнего требуется увеличение сварочного тока и давления на детали. Сварку таких деталей выполняют на жестких режимах с интенсивным охлаждением электродов и свариваемых деталей. При шовной сварке применяют специальное устройство для зачистки (фрезерования) рабочих поверхностей роликов в процессе сварки. Большое значение для осуществления высококачественной контактной сварки оцинкованных (кадмированных) деталей имеет конструкция электрода, а также качество и равнотолщинность покрытий. Также как и при сварке непокрытых листов, качество свариваемого материала имеет решающее влияние на результат. Даже в пределах одной партии материала результаты сварки могут быть весьма различны. Особенно ярко варьирование качества соединения от хорошего до плохого проявляется при большой скорости сварки. При шовной сварке влияние качества листов и слоя покрытия на результат сварки несколько иное, чем при точечной сварке. Благодаря опережению теплового воздействия при шовной сварке, цинк начинает плавиться непосредственно перед сварным соединением. Поэтому оксидная пленка на листах играет меньшую роль, чем при точечной сварке. Листы, которые были не пригодны при точечной сварке, могут хорошо свариваться шовной сваркой. На конечный результат сварки влияют также колебания, связанные с толщиной цинкового покрытия.
Дефекты при контактной сварке
Нарушения технологического процесса изготовления сварных узлов на любом его этапе могут приводить к образованию дефектов. Дефекты, возникающие при сварке, можно разделить на дефекты сварных узлов и сварных соединений. К дефектам сварных узлов относятся нарушения их размеров (формы). Причинами этих дефектов могут быть деформации узла, возникающие при сварке в результате термомеханического воздействия на металл; деформации, связанные с работой оборудования, приспособлений и положением узла при сварке; дефекты собственно сварных соединений; нарушения размеров при сборке деталей.
Дефекты сварных соединений разделяют на три основные группы:
1) изменения заданных размеров литой зоны соединяемых деталей (для способов сварки с расплавлением металла);
2) нарушения сплошности металла в зоне соединения (внутри и снаружи);
3) изменения свойств металла в зоне соединения.
Возможные дефекты сварных соединений, причины их образования и способы обнаружения приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные дефекты точечной и шовной сварки и методы их обнаружения.
Дефект. Причины образования дефектов.Cпособы обнаружения дефектов. Непровар полный или частичный (недостаточные размеры литой зоны). Сварочный ток мал, усилие сжатия велико. Ковочное усилие прикладывается раньше выключения сварочного тока.
Рабочая поверхность электродов изношена. Точка поставлена близко от соседней, ранее сваренной точки. Электрод (ролик) при сварке коснулся вертикальной стенки (профиля).
Большие зазоры между деталями. Сильный внутренний
выплеск. Велика толщина плакирующего слоя.
По образцам технологической пробы, внешний осмотр: контроль щупом; местное приподнимание кромки детали пробником;
измерение диаметра отпечатка электрода.
Рентгеновское просвечивание. По приборам, контролирующим параметры процесса сварки.
Наружные трещины на сварной точке (шве)Сварочный ток велик. Мало усилие сжатия. Мало ковочное усилие. Грязная поверхность деталей или электродов. Велико контактное сопротивление деталей.Внешний осмотр невооруженным глазом или через лупу. Рентгеновское просвечивание.Темная (окисленная) поверхность точки (шва)Велик сварочный ток. Велика длительность импульса.
Мало усилие сжатия. Грязная поверхность детали или электрода.
Внешний осмотр невооруженным глазом.Разрыв и наружные трещины
металла у кромок нахлесткаТочки (шов) выполнены слишком близко от края шва. Мала нахлестка.Внешний осмотр невооруженным глазом или через лупу.Чрезмерные вмятины
от электродаМал размер рабочей поверхности электродов (роликов).
Велики размеры литой зоны. Сильный внутренний выплеск.
Велико ковочное усилие. Неправильно установлены электроды.Внешний осмотр и измерение глубины
вмятины индикатором.Наружный или внутренний выплескМало усилие сжатия. Велик ток или длительность импульса. Грязная поверхность детали или электродов. Неправильно
установлены электроды.Внешний осмотр невооруженным глазом.
Рентгеновское просвечивание.Внутренние трещины и раковиныМало усилие сжатия. Мало ковочное усилие. Запаздывает
включение ковочного усилия. Грязная поверхность деталей или электродов. Велик ток или длительность импульса. Велико
контактное сопротивление деталей.Рентгеновское просвечивает. Внешний
осмотр соединения после разрушения.Большие зазоры между деталямиБольшие зазоры при сборке. Велико усилие электродов.
Неправильно выбраны электроды. Ковочное усилие прикладывается раньше выключения тока. Был внутренний выплеск.Внешний осмотр, измерение зазоров щупом.Выдавливание металла
на поверхности точек (швов)Форсированный режим сварки. Неправильно установлены
электроды.Внешний осмотр.Неправильная форма литой зоны в плоскости соединения.Плохая подготовка поверхности. Неправильно установлены электроды.По образцам технологической пробы.ПрожогМало и отсутствует усилие сжатия электродов во время
прохождения тока. Окислена или сильно загрязнена
поверхность деталей. Большие зазоры при сборке.Внешний осмотр невооруженным глазом.
Вырыв точек. Большие натяги деталей при сварке из-за плохой сборки
или в процессе правки.
Внешний осмотр невооруженным глазом. Смещение точек шва
от намеченной линии. Небрежная работа сварщика. Внешний осмотр с применением мерительного инструмента
Дефекты соединений, выполненных рельефной сваркой, в основном аналогичны дефектам точечных соединений.
А. К. Николаев, профессор, д. т.н.
ЗАО «Астринсплав СК»
e-mail: 9511014@gmail.com
bl@assk.ru
Литература
- Николаев А. К., Костин С. А. Медь и жаропрочные медные сплавы. Энциклопедический терминологический словарь. Фундаментальный справочник.- М.: Издательство ДПК Пресс, 2012. — 720 стр.
<"