Сварка различных материалов

Сварка различных материалов. Ориентировочные режимы табл. 2 приводятся для металлов 1 и 3 мм, причем вместо Iс и Рс указаны плотность J IсFЯ и давление р PCFЯ , а FЯ определена, исходя из dЯ 0,8 d2Я. Несмотря на то что многие из рассмотренных материалов и сплавов можно сваривать на постоянном или переменном токе без модуляции или с ней, а также при импульсном токе низкочастотных и конденсаторных машин, для каждого материала наиболее целесообразен рекомендуемый термодеформационный цикл. Переменным током с плавным его нарастанием в каждом импульсе модулирование и спадом в конце сваривают одним или несколькими импульсами закаливающиеся стали, никелевые и титановые сплавы толщиной до 3 мм редко до 6 мм, а также алюминиевые сплавы толщиной до 1 ,5 мм ограничения связаны с мощностью машин, униполярными импульсами постоянного и низкочастотного тока с регулированием его спада в конце импульса сваривают практически все материалы и в особенности стали и сплавы, требующие мягких режимов.

Мощными импульсами конденсаторных машин сваривают теплоэлектропроводные материалы или при надлежащем регулировании углеродистую сталь и другие материалы, а маломощными - тонкие детали.

Для предупреждения трещин и раковин, а также для термопластической обработки образовавшегося ядра прикладывается ковочное усилие Рк. Оно повышается с ростом т Rэ и уменьшением tc. Приложение Рк до выключения тока вызывает непровар, при выключении чрезмерно усиливается деформация, а при большой задержке не завершается требуемая пластическая деформация.

Поэтому паузу в диапазоне 0,02 0,20 с выбирают по толщине материала. Для стабилизации нагрева металл толще 5 мм предварительно обжимают. С увеличением для расширения технологических возможностей машин несколько снижается j и увеличивается tc. Низкоуглеродную сталь сваривают в широком диапазоне мягких плотность тока jc 80 160 Амм2, средних и жестких jс 200 500 Амм режимов.

Обычно диаметр электрода dЭ 2 2,5 мм, Рс 100 200. Часть усилия, расходуемая на деформацию детали до сварки, повышается с увеличением предела текучести и толщины зазоров, а также с уменьшением шага Sт. Высокопроизводительные жесткие режимы сварки, уменьшающие деформацию деталей, требуют меньшего расхода энергии, но более тщательной подготовки деталей и их сборки.

В автомобилестроении низкоуглеродистую сталь сваривают при j200 500 Амм2 и рс 65 115 МПа. Тонкие детали лучше сваривать на жестких режимах, а толстые при программировании Iс и Рс табл. 19 при синхронном многоимпульсном до 10 включении первого, его стабилизации в пределах, 2 и модуляции переднего фронта импульса. Одноимпульсные режимы при постоянном давлении обычно не исключают появления усадочных дефектов, а многоимпульсные их устраняют и повышают прочность.

При этом на 25 30 снижается Iс, на 35 40 Рс при незначительном не более 10 15 снижении производительности. Сложные циклы tc0.40.5 с, tп0.10,2 с исключают выплески, повышают стойкость электродов и качество соединений. Для деталей 5 1 и 2 мм можно применять обжимку, которая имеет соответственно dH 8 и 11 мм и dB 6 и 8 мм, h 3 и 3,5 мм, ПР 0,1 0,2 мм. Режимы сварки низкоуглеродистой стали Рс 4350 и 5000 Н, Iс 7,8 10,2 кА, tс 0.140.3 c. Табл. 2 Ориентировочные режимы точечной сварки Небольшие трудности вызывает окалина, которая резко повышает RK и Rэд, внедряется в электроды и усиливает их износ, препятствуя протеканию тока или вызывая выплески.

Если удаление окалины невозможно, то в начале нагрева повышают Рc, программируют на мягком режиме Iс, снижая его начальную величину, или сваривают с наложением ультразвуковых колебаний. Эти колебания стабилизируют сварку горячекатаного металла, резко снижая количество выплесков и повышая прочность соединений.

Основной дефект при сварке сталей с окалиной пористость возникает из-за взаимодействия кислорода окалины с углеродом и образования нерастворимой окиси углерода. Вытеснение окалины при колебаниях подавляет эту реакцию. Одновременно с этим снижается уровень внутренних напряжений. Прочность соединений повышается на 8 10, а рассеивание показателей уменьшается вдвое. Толщина и материал покрытия существенно влияют на Iс. Детали с цинковым Zn покрытием, имеющим малую твердость и низкую TПЛ, имеют меньшее сопротивление, чем с Ni, Си и Сг, поэтому у первого dЯ достигается при больших IС. У обычной стали RЭЭ после кратковременного спада возрастает и достигает максимума при плавлении ядра. У сталей с Zn и РЬ покрытием RЭЭ меньше и устанавливается позже, что затрудняет формирование ядра, в особенности в его центре.

Влияние покрытия усиливается с увеличением его толщины. Так, если Zn покрытие до 380 гм2 у полос толщиной 0,88 мм мало влияет на режим, то при 460 гм2 с увеличивается с 13 до 22 кА при tс 0,14 с. Уменьшение тока на 5 при цинковом-покрытии уменьшает прочность на 14, а увеличение п покрытия на 5 мкм требует повышения тока на 20. При точечной сварке деталей автомобиля 1.2 мм из стали 08кп с цинковым покрытием толщиной 25 и 10 мкм рекомендуется увеличивать tc, так как с ростом Iс качество нестабильно из-за перегрева и выплесков.

Вместе с тем постепенное повышение IС и Рс целесообразно. Сталь с алюминиевым покрытием П 0,6 1,0 1,2 и 1,4 мм сваривают при dЭ 16 мм, Rэ 50 мм с Рс 1800, 2000, 2500 и 4000 Н, Iс 8,7, 10,5,13 и 14 кА соответственно при Iс, исключающем глубокие вмятины. Также важен выбор материала электрода.

Электроды со вставками из W и Мо растрескиваются и выкрашиваются при нагреве быстрее медных с Zr. Добавки в W небольших количеств Сг и Си или 0,5 Ti и 0р8 Zr их стойкость повышают. При односторонней сварке горячее оцинкованных сталей заметно шунтирование тока и снижение стойкости электродов. Площадь электрода резко возрастает после 500 1000 точек со скоростью, не зависящей от типа покрытия.

Износ электродов определяется его диффузионным взаимодействием с покрытием. Модуляция тока, униполярные импульсы и многоимпульсные режимы уменьшают износ. Стабилизация толщины покрытия стабилизирует режим, повышая стойкость электродов из сплава Си - Сг - Zr до 8000 15000 точек. Нанесение на цинковое покрытие осаждением Fe и Ni уменьшает Iс и повышает стойкость электродов без ухудшения коррозионной стойкости соединения. Так, наличие 30 Fe в покрытии уменьшает Iс в 13 раза. Покрытия с низкой Тт взаимодействуют с электродами, образуя бронзы и изменяя их размеры и форму.

Лужение или цинкование электродов замедляет образование бронз. На практике электроды зачищают через 500 1000 точек. Наружное охлаждение электродов с расходом воды 4 лмин резко ослабляет нагрев. Для повышения стойкости целесообразно высокое давление рс и малая tc, а также задержка их на детали после окончания нагрева.

Специальные пасты и смазки, уменьшающие трение при деформации, уменьшают взаимодействие электрода с покрытием. Интенсивно закаливающиеся материалы сваривают на мягких или жестких режимах с термообработкой. Большие скорости их нагрева и охлаждения повышают в 1,5 2 раза и более твердость соединений и снижают резко их пластичность. Возникающие при этом внутренние напряжения могут при 6 2 мм дать трещины, раковины и поры. Мягкие режимы увеличивают коробление деталей. Термообработка точки в электродах по сравнению с отпуском в печи на ряде сталей 25ХГСА, 25ХСНВА, 17ХНВФА и др. в несколько раз быстрее и требует в десятки раз меньшего расхода электроэнергии.

После электротермообработки усилие среза Рср по сравнению со сваркой без нее повышается в 1,2 2 раза, а усилие отрыва - Ротр - в 3,5 7 раз. Появление хрупких структур и образование трещин предупреждают также сваркой на мягких режимах tс, в 3.5 раза большей, чем у металлов 1-й группы, с двухимпульсным, а для толстых листов часто с трехимпульсным нагревом при замедленном охлаждении во втором импульсе.

Давление у этих материалов значительно выше, чем у материалов 1-й группы. Пластическая деформация в стадии проковки при нагреве, в 1,5 раза большем tс, до температур ниже Ас1 улучшает структуру и предупреждает трещинообразование. Хорошие результаты без заметного роста зерен в околоточечной зоне также получены при сварке на жестких режимах и деформации в стадии отпуска при температурах на 100 150 С ниже Ас1. Повышение давления рк до 2,5 рс усиливает теплоотвод.

Нержавеющие стали аустенитного класса можно сваривать на различных режимах, однако из-за высокого коэффициента теплового расширения и возможных при больших tc деформаций целесообразнее жесткие режимы. Высокопрочные нержавеющие стали термообработанные, нагартованные требуют повышенных на 20 40 Рс. Аустенитные стали также сваривают через прокладку из фольги ванадия. Для ряда закаливающихся сплавов целесообразен второй импульс тока. Некоторые двухфазные стали сваривают с последующей термообработкой при меньшем IС и tc и большем Рс чем детали из ниэкоуглеродистой стали. Ориентировочно при 0.3 3 мм, Jc 2,5 17 кА, Рс 1,1 12,0 кН,dэ 3 8,5мм, tс 0,06 0,4 с. Титановые сплавы хорошо свариваются на режимах сварки аустенитных сталей после травления Rк 50 60 мкОм, через 50 ч повышается до 100 мкОм. Для сварки используют электроды из кадмиевой бронзы.

Изменение RЭ 50 100 мм и Рс мало влияет на dэ. Целесообразна проковка, измельчающая структуру с Рк 3,5 4 Рс для сплава ОТ-4. Жаропрочные сплавы во избежание выплесков лучше сваривать униполярными импульсами с повышенным Рс. Возможна сварка на мягких режимах, с большим Рс. Медные, алюминиевые и магниевые сплавы сваривают на жестких режимах при больших плотностях тока алюминиевые сплавы из-за значительной усадки 6 7 помимо больших Рс и малых tc требуют удаления окисной пленки и применения Рк. Детали зачищают щетками из нержавеющей стали, кремнефтористыми или фосфорными кислотами, снижающими Rэд от 1000 до 10 50 мкОм. Ic линейно связано с dя, при увеличении dя более 8 мм линейность несколько нарушается.

Это обусловлено тем, что в области оптимальных Ic и Рк. они не влияют на dя и прочность.

С ростом Iс и снижением Рс увеличивается количество дефектов в ядре. Налипание металла на электрод снижает Iс и уменьшает dя. Поэтому электроды зачищают часто, иногда через 20 30 точек. Сплавы алюминия сваривают при нарастании тока со скоростью 150 180 кАс. При меньших скоростях ухудшается структура ядра точки, расширяется зона нагрева, увеличиваются вмятины и усиливается налипание материала электродов на свариваемые детали и металла деталей на электроды.

В зоне отжига около сварной точки термически упрочненных сплавов типа Д16 происходят разупрочнение металла и рост зерна. Магниевые сплавы сваривают на жестких режимах с меньшим Рс при частой зачистке электродов из-за переноса металла деталей на электроды и наоборот. Чистая медь из-за чрезмерно высокой тепло- и электропроводности при сварке на обычных режимах не образует ядра. Для повышения сопротивления поверхность контактов покрывают тонким слоем серебра после их зачистки, промывки и удаления окислов.

Такие листы при 0,127 0.94 мм и 0,94 0,94 мм сваривают на конденсаторных машинах электродами из вольфрама или молибдена. Чистый алюминий и медь сваривают иногда с прокладкой между электродами и деталями полосок нержавеющей стали толщиной 0.1 0,2 мм. Без прокладок алюминий и медь привариваются к электродам.

Такие прокладки допускают сварку алюминия на обычных машинах небольшой мощности. Никель из-за низкого электросопротивления и высокой теплопроводности, а также повышенной пластичности сваривают на жестких режимах двумя импульсами, первый импульс из которых при малом токе повышает электросопротивление, а второй является сварочным. Проковку обычно не применяют. Тугоплавкие химически активные материалы W,Mo и др. из-за высоких Тпл обычно сваривают через легкоплавкие прокладки из технического титана, никелевого сплава ВЖ98 и др. Многоимпульсные режимы облегчают сварку без прокладок.

Несколько лучше свариваются менее теплопроводные чем молибден с более высокими р тантал, ниобий и их сплавы. На режимах сварки титановых сплавов с повышенной в 1,6 1,7 плотностью тока сваривают цирконий. Разноименные материалы сваривают на мягких режимах. Для более симметрического расположения ядра усиливают нагрев и уменьшают теплоотвод в теплопроводный материал за счет уменьшения диаметра и теплопроводности электрода.

При большом различии в температурах плавления и тепло-физических свойствах на мягких режимах нагрев не выравнивается. Поэтому их сваривают на жестких режимах с использованием вставок в электроды, прокладок и покрытий, применением обжимок, программирования Рс и Iс и др. 1.5