Контактная сварка

Чулошников П.Л.

Машиностроение, 1977 г.

СВАРИВАЕМОСТЬ ОСНОВНЫХ ГРУПП МЕТАЛЛОВ.

Низкоуглеродистые сталиимеют относительно высокое электросопротивление (в 7 раз больше, чем у меди) и низкую прочность, поэтому их можно сваривать в широком диапазоне режимов. При точечной сварке используют небольшие плотности тока (до 600 А/мм²) и давление (до 15 кгс/мм²) отнесенные к площади сечения литого ядра в плоскости соединения. Эти стали хорошо свариваются при всех видах контактной сварки. При стыковой сварке оплавлением плотность тока должна быть 10—30 А/мм², скорость осадки не менее 30 мм/с, давление осадки 6—8 кгс/мм². Эта группа металлов характеризуется малым снижением прочности в результате -сварочного нагрева, хорошей пластичностью сварных соединений и малой склонностью к образованию трещин.

Низколегированные и углеродистые сталипри контактной сварке склонны к закалке из-за относительно высоких скоростей нагрева и охлаждения, используемых при ней, поэтому при точечной и шовной сварке используют более мягкие режимы для уменьшения опасности возникновения раковин и трещин в результате образования структур закалки в литой и околошовной зонах металла сварного соединения. Структуры закалки повышают хрупкость и снижают пластичность соединений. Для повышения прочности и пластичности металла необходима термическая обработка в печи или непосредственно в сварочной машине. При точечной и шовной сварке этих металлов используют токи ниже (на 25— 30%), а давления выше (в 1,5—2 раза), чем при сварке низкоуглеродистой стали. Низколегированные и углеродистые стали имеют хорошую свариваемость при стыковой «сварке. Благодаря повышенному содержанию углерода уменьшается окисление металла и облегчается получение соединений свободных от окислов. Пластичность соединений повышают подогревом или последующей термической обработкой. В связи с большой прочностью металла при высоких температурах, а также для предотвращения усадочных дефектов зоне соединения применяют повышенные давления осадки (8— 12 кгс/мм²).

Коррозионно-стойкие (нержавеющие) сталиобладают высоким электросопротивлением (в 5—6 раз большим, чем у низкоуглеродистой стали), поэтому для их сварки требуются небольшие токи. Точечную и шовную сварку выполняют с использованием жестких режимов из-за высокого коэффициента теплового расширения и опасности возникновения в связи с этим значительных тепловых деформаций сварных узлов, а также из-за склонности некоторых сталей к коррозии при длительном нагреве. Высокая прочность металла обусловливает применение повышенных давлений при сварке (25— 40 кгс/мм²). При стыковой сварке этих сталей в связи с их жаропрочностью и склонностью к окислению скорость осадки должна быть не менее 50 мм/с, а усилие осадки в 2,5—3 раза больше, чем при сварке низкоуглеродистой стали.

Жаропрочные (никелевые) сплавыобладают очень высокой прочностью в нагретом состоянии, в связи с чем точечную и шовную сварку выполняют при больших давлениях (60—90 кгс/мм²) и длительностях протекания сварочного тока. Эти сплавы имеют повышенную склонность к внутренним выплескам металла и образованию дефектов усадочного характера в литом ядре. При стыковой сварке оплавлением никелевых сплавов для удаления тугоплавких окислов из стыка требуются большие скорости оплавления (8—10 мм/с) и осадки (более 60 мм/с). Давление осадки составляет 40—50 кгс/мм². Для снижения давления осадки используют предварительный подогрев сопротивлением зоны сварки.

Титановые сплавы обладают очень высоким электросопротивлением. Режимы точечной и шовной сварки (сила тока и длительность протекания) этих сплавов близки к режимам сварки коррозионно-стойких сталей.

При нагреве Пластичность их значительно повышается, что позволяет использовать при сварке низкие давления (15—20 кгс/мм²). Отсутствие контакта с атмосферой позволяет выполнять точечную и шовную сварку без какой-либо защиты. Стыковую сварку титановых сплавов из-за активного взаимодействия их с газами и склонности к перегреву ведут при высокой интенсивности процесса (больших токах при их малой длительности и высокой скорости осадки). При сварке титановых сплавов в среде аргона или гелия улучшается формирование и повышается пластичность сварных соединений, поэтому их можно сваривать не только оплавлением, но и сопротивлением (малые сечения).

Медные сплавы (латуни, бронзы) характеризуются высокой электро- и теплопроводностью, низкой прочно-ностью при нагреве, поэтому для сварки этих сплавов используют большие токи при малой длительности их протекания. При точечной и шовной сварке латуни сила тока в 2—2,5 раза больше, чем при сварке низкоуглеродистой стали, практически при таких же давлениях. При сварке бронзы сварочные токи несколько меньше, так как у нее более высокое электросопротивление. Латунь и бронза хорошо свариваются стыковой сваркой оплавлением. Сварка чистой меди представляет определенные трудности и зависит от степени ее чистоты. Увеличение примесей в меди приводит к повышению хрупкости сварного соединения. Медь и ее сплавы можно сваривать сопротивлением при большой установочной длине и специальной конструкции устройств, сужающих зону деформации при осадке.

Алюминиевые и магниевые сплавы обладают очень высокой электропроводностью. При точечной и шовной сварке этих сплавов используют кратковременные импульсы тока очень большой величины (в 3—3,5 раза больше, чем для низкоуглеродистой стали). При сварке пластичных (неупрочненных) алюминиевых и магниевых сплавов давления практически такие же, как при сварке низкоуглеродистой стали. Сварку сплавов, упрочненных термической обработкой или деформацией, выполняют с такими же давлениями, как при сварке коррозионно-стойких сталей. Высокопрочные алюминиевые сплавы при точечной сварке склонны к образованию дефектов усадочного характера (пор, раковин, трещин), поэтому их сваривают с использованием ковочного усилия (см.

рис. 11), которое прикладывают в процессе кристаллизации расплавленного металла ядра.

Особенностью точечной и шовной сварки алюминиевых и магниевых сплавов является интенсивный перенос свариваемого металла на рабочую поверхность электродов (роликов) и обратно, что вызывает их повышенное загрязнение, особенно при сварке магниевых сплавов. Значительные загрязнения на поверхности точек и швов снижают стойкость металла против коррозии.

Стыковую сварку оплавлением алюминиевых сплавов выполняют с большими скоростями и давлениями осадки (соответственно более 150 мм/с и до 50 кгс/мм²). С целью предупреждения расслоений и рыхлот в стыке, а следовательно, для повышения качества сварных соединений применяют специальные формирующие губки (электроды). Упрочненные алюминиевые сплавы сваривают с кратковременным нагревом при больших конечных скоростях оплавления. Для сварки неупрочненных (пластичных) сплавов можно использовать более мягкие режимы.

Сварку сопротивлением алюминиемых сплавов применяют для соединения проволоки и прутков диаметром 3—10 мм.