Зварювання тиском

Тема лекції:

Стикове зварювання оплавленням з підігрівом

1.1 Тепловий баланс під час оплавлення

1.2 Стикове зварювання оплавленням з підігрівом

1.3 Режими зварювання оплавленням

1.1 Тепловий баланс під час оплавлення

- час оплавлення

- середнє значення U

- середня температура металу що вибухнув(з перемички)

H - загальна довжина оплавлених частин

Середня температура

але

1.2 Стикове зварювання оплавленням з підігрівом

При цьому виді зварювання деталі можуть періодично наближатися зі швидкістю 5…6 мм/с та короткочасно (0,5…4 с) стискуватись під струмом при невеликому тиску (3…8МПа) чи нагріватися імпульсами струму при програмованому тиску. Після підігріву до необхідної температури деталі оплавлюються та саджуються. Цей підігрів розширює зону нагріву (вздовж деталей) та затримуючи кристалізацію розплава, зменшують потрібну потужність , кінцеву та припуск на оплавлення. Після підігріву оплавляють з постійною чи зростаючою за певною програмою швидкістю, яка на початку значно менша, ніж швидкість зближення при підігріві чи дорівнює їй.

Імпульсне оплавлення

Надає можливість інтенсифікації нагріву при різкому зменшенні тривалості та ступеню закорочення торців з суміщенням підігріву та оплавлення. Це досягається циклічним зміщенням при малій електричній потужності.

При імпульсному оплавленні одна деталь здійснює зворотньо-поступальний рухи, які накладаються на завданий програмою рух рухомої станини. На відміну від звичайного імпульса підігріву, короткочасне підвищення швидкості зменшує зазор між торйями без їх короткого замикання з виплавленням дрібних контактів та зростанням площі контактів та збільшенням тривалості їх існування. Переходу в режим короткого замикання перешкоджає розрив контактів. Після наближення торців до критичного зазора вони деякий час трох перемішеються та при відході зазор збільшуєються. Приоцес супроводжується вторинним переплавленням розплаву (який було витиснено з кратерів), що різко зменшує втрати металу та інтенсифікує нагрів вглиб деталі.

Оплавлення при низьких напругах збільшує середній струм в кілька раз, в 10…15 раз зменшує необхідну для оплавлення потужність , в 4-6 раз зменшує припуск на оплавлення .

Імпульсне оплавлення локалізує нагрів але розширює високотемпературну зону, попереджуючи цим швидке охолодження розплава.

Тривалість імпульсів струму спочатку досягає півперіода, а пауз одного періода. По мірі прогріву паузи зменшуються, а середня величина струму зростає. Перед осаджуванням струм протікає без пауз.

1.3 Режими зварювання оплавленням

Режим стикового зварювання визначається установчою довжиною:

Припуском на оплавлення , а також швидкостями та ,струмами та (чи напругою U), а також тривалістю осаджування . Та зусиллям затискання . Підігрів задають температурою Тn чи тривалістю та кількістю n імпульсів струму та пауз.

Орієнтовна густина струму при оплавленні та остужуванні.

Високопродуктивні режими

			іопл	іос
Деталь		Матеріал	середн.	макс.
		маловуглецева
полоса,труба	сталь	15..10	20..15	60…40
Товщиною	хроміста	20…15	25…20	55…35
2…6 мм		Al - сплави	35…20	45…25	170…130
труба діаметром	Cu - сплави	40…25	50…30	300…200
6…30 мм
номінальні режими
		маловуглецева
		сталь		2…4	6…8	25…20
		хроміста		6…8	12….15	50…40
		Al - сплави	5…12	10…20	80…60
		Cu - сплави	20…15	15…25	200…100

Потужність та напругу вибирають за номограмами та графіками з довідкової літератури.

Зазвичай струм виникають в період осаджування. Але для зняття зміцнення а також, для термомеханічної обробки призначають

Наближено швидкість оплавлення підвищується пропорційно

Де - коеф., який залежить від теплофізичних характеристик матеріалу

- температури оплавлення та нагріву, S – площа перерізу.

Установча довжина обирається з урахуванням зони нагріву (без зменьшення жорсткості нагрітих кінців деталей) Чим більше і вище і, тим більше. Необхідна напруга U, вище опір контура.

Якщо малі то деталі нагріваються нерівномірно, зростають витрати тепла в електродах, скорочується зона нагрівання та збільшується тиск осаджування. Для прутків та труб =(0,75…1)d, а у тонких?????? =(3…4).

Швидкість осаджування обирають з умови попередження кристалізації та окислення розплава. При високопродуктивній роботі початкова швидкість осаджування для: чавуну - 30…60 мм/с, високолегованих сталей – 80…100мм/с, Al – 100-200 мм/с. Після осаджування на 30…40% вона може бути зменьшено в 2…3 рази. Швидкість осаджування зменьшують зі збільшенням та розширенням зони нагріву. Так при імпульсному нагріві вона зменьшується до 20…30 мм/с.

Тиск осаджування залежить від механічних властивостей матеріалів, швидкості деформації. Як правило визначається за довідковими даними: так для маловуглицевої сталі при номінальній роботі =50…880 МПа, у жароміцних сталі 350 МПа.

СРС:
Лекція №

Тема лекції:

ТОЧКОВЕ ЗВАРЮВАННЯ

План

1.Сутність точкового зварювання

2.Різновиди точкового зварювання

3. Формування з’єднання при точковому зварюванні та його міцність

1.Сутність точкового зварювання

не має!!!

2.Різновиди точкового зварювання

не має!!!

3. Формування з’єднання при точковому зварюванні та його міцність

Ядро розплаву формується під тиском на ділянках переважного тепловиділення в зоні контакту при інтенсивному тепловідводі в електроди. Стиснуті зусилля Р₀ ділянки мікрорельєфів між деталями пластичного деформуються, тим самим визначається початковий опір між деталями R_к . Чим більше Р_с , тим більшою є фактична площа контакту S_p, тим нижче R_к . Так, при підвищенні Р_с від 1 до 5кН у сплаву Д16 товщиною δ=1мм S_p збільшується в 4 рази, а R_к зменшується в 3,5 рази. Це зниження залежить від матеріалу та стану поверхні. Чим менша товщина деталей, тим сильніше впливає на R_к та S_p сила Р_с. При початкових Р_с початкова S_p не перевищує 10% номінальної площі. Завищування щіткою в 2,5-5 разів зменшує S_p. Із-за нагартування порівняльно з травленням та пасивуванням. Опір R_ее, який залежить від R_д, R_к, R_ед, знижується зі збільшенням Р_с.

R_д визначається опором стовпчика металу діаметром d довжиною 2δ і змінюється в залежності від температури.

Сумарний опір (R_д + 2R_ед) спочатку трохи зростає, а потім різко знижується, що знижує R_ее. За цикл у легованих сталей R_ее знижується з 300…500 до 100…150 мкОм, а у сплавів Al з 50…100 до 10…12мкОм.

При зварюванні високолегованих сталей R_ее зменшується із-за зменшення R_ед, а R_д із-за малого зміщення ρ, яке з нагрівом міняється мало. Зменшення R_ее супроводжується збільшенням сили струму у деталях з великим ρ.

Опір R_к знижується сильніше при малих Р_с та t_с (тривалість паузи), наявності плівок на поверхнях, а також при зварюванні металів з малою λ та зварюванні таких деталей.

Опір R_к на початку нагрівання великий із-за малої площі фактичного контакту. У холодних пластин товщиною δ=(3+3)мм під тиском Р_с=2кН, після шліфування R_ее=100мкОм, травлення 200…300мкОм, при наявності іржі 80 000мкОм. Збільшення Р_с від 100 до 2000 та 6000Н зменшує R_к з 600 до 100 та 15мкОм відповідно.

Коливання R_ее порушує стабільність нагрівання та перешкоджає якісному з’єднанню деталей. Тому контактуючі поверхні деталей попередньо очищають від окислів, іржі та бруду. опір R_ее на початку нагрівання електродів зі сферичним заточуванням торця вища, ніж при плоскому торці, а до кінця зварювання вирівнюється.

Зі збільшенням d, І, t_с, Р_с та δ опір R_ее зменшується.

Нагрівання та деформація суттєво впливають на розподіл струму і тепла, плавлення та густину струму ядра, виплескування та інші явища, які супроводжують зварювання.

В ядрі, яке зростає з нагріванням, електромагнітне поле переміщує та вирівнює розплав за складом, одночасно руйнуючи плівки між деталями.

Розплав кристалізується під тиском стовбчастою структурою, яка направлена в бік найбільшого тепло відводу. Великі швидкості охолодження гальмують об’ємну дифузію та сприяють появі нерівноважних структур.

Об’єм металу до розплавлення зростає повільно, а при плавленні різко збільшується, особливо по осі електродів.

Пересування електрода h_n залежить від жорсткості консолі машини, збільшується з підвищенням температури та зменшується зі збільшенням ступеня деформації металу під електродом.

h_n=(0,07…0,1)δ

Якість точки пов’язана з розмірами зони взаємного проплавлення деталей: діаметром ядра d_я та глибиною проплавлення Δ кожної деталі.

Відносна глибина проплавлення:

Відносна глибина вм’ятини не більше 20%.

Якщо Р_с мале, то у сплавів з широким інтервалом кристалізації можливі усадочні раковини, тріщини, які можна попередити проковуванням в електродами в кінці кристалізації. Чим жорсткіші режими, тим більший опір деформації.

Лекція №

Тема лекції:

Дата добавления: 2014-01-11