Способ контактной точечной сварки
V. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ, при котором свариваемые детали з.ажимают между электродами, создавая наряду с усилием на токопро водящем стержне дополнительное периферийное усилие, которое увеличивают во время импульса сварочного тока от начальной величины до максимального значения и одновременно уменьшают усилие на токопроводящем стержне на такую же величину, а с момента окон-. чания импульса сварочного тока периферийное усилие уменьшают и одновре менно увеличивают усилие на токопроводящем стержне до первоначальных значений, о тли ч а ющ и и с я тем, что, с целью снижения Трудоемкости технологического процесса сварки и повышения эффективности процесса нагрева, начальную величину общего усилия сжатия деталей, равную сумме усилий на токопроводящем стержне и периферии, задают меньшей, чем уси-лие на электродах ори сварке деталей 1без обжатия периферии, а увеличивать усилие на периферии и одновременно снижать усилие на токопроводящем стержне начинают в интервале времени от момента начала импульса сварочного тока до момента начала плавления металла, в области сварочного контакта . 2.Способ по г. 1, отличающ и и с я тем, что интервал времени, 8 котором начинают увеличивать периферийное усилие и одновременно уменьшать усилие на токопроводяцем стержне , принимают равным 0-301 от длительности импульса сварочного тока. 3.Способ по п. 1,: о т л и ч а ю щ и и с я тем, что величину общего усилия сжатия деталей принимают на меньше, чем при сварке деталей без периферийного обжатия, а периферийное усилие увеличивают от начального , которое равно 3-8 от общего, по следующей зависимости VFv,M(l HK-F«H)Wth); со где Рц - текущее значение периферийCD ного усилия; . OQ начальное и конечное значение JCJI Ни периферийного усилия; ивремя от момента начала увеличения периферийного усилия до момента окончания импульса сварочного тока; t текущая координата времени; п - показатель степени.
S0.„1031685 A
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
ФИМИЮ д В 23 K 11/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ
Ф
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИД ТЕЛЬСТВУ :, I
*" " «= «"-: :Ъ =АЖ ММЗ:ц =.р
"и"-"ии+ ("Ик-"ин )(+ a и), где F> щ як текущее значение периферий.ного усилия;, начальное и конечное значение . периферийного усилия; время от момента начала увеличения периферийного усилия до момента окончания импульса сварочного тока; текущая координата времени; показатель степени.
И (21) 3433089/25-27 (22) 19.02.82. (4б) 30.07.83.Бюл. И 28 (72) С.Н.Козловский, В.И.Иалимонов и А.П.Рукосуев (71) Красноярский политехнический институт (53) б21.791.7б3..1(688.8) (56) 1. Орлов Б.Д. и др. "Технология и оборудование контактной сварки", М., "Машиностроение", 1975, с. 152153.
2. Авторское свидетельство СССР .И 841859, кл. В 23 К 11./10 1979 (прототип) . (54) (57) 1 ° СПОСО6. КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ, при котором свариваемые детали зажимают между электродами, создавая наряду с усилием на токопроводящем стержне дополнительное периферийное усилие, которое увеличивают во время импульса сварочного тока от начальной величины до максимального значения и одновременно уменьшают усилие на токопроводящем стержне на такую же величину, а с момента окон- . чания импульса сварочного тока периферийное усилие уменьшают и одновре" менно увеличивают усилие на токопроводящем стержне до первоначальных значений, о т л и ч а е шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости технологического процесса сварки и повышения эффективности процесса нагрева, начальную величину общего усилия сжатия деталей, равную сумме усилий на токопроводящем стержне и периферии, задают меньшей, чем уси-лие на электродах при сварке деталей без обжатия периферии, а увеличивать усилие на периферии и одновременно снижать усилие на токопроводящем стержне начинают в интервале времени от момента начала импульса сварочного тока до момента начала плавления металла, в области сварочного контакта.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что интервал времени, в котором начинают увеличивать периферийное усилие и одновременно уменьшать усилие на токопроводящем стержне, принимают равным 0-303 от длительности импульса сварочного тока. I
3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю.шийся тем, что величину общего. усилия сжатия деталей принимают на
5"203 меньше, чем при сварке деталей без периферийного обжатия, а периферийное усилие увеличивают от начальнаго значения, которое равно 3-83 от общего, по следующей зависимости
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для получения неразъемных соединений деталей, преимущественно из легких сплавов, в частности сваркой. 5
Известен способ контактной точеч" ной сварки с использованием периферийного обжатия сварной точки 1.3 .
Недостатком этого способа является то, что процесс формирования соединения с обжатием периферии протекает аналогично процессу без обжатия периферии, но с использованием электродов больших диаметров, что приводит к снижению эффективности процесса нагрева и уменьшению проплавления деталей, Известен способ контактной точечной сварки, при котором свариваемые детали зажимают между электродами, 20 создавая наряду с усилием на токопроводящем. стержне дополнительное периферийное усилие, которое увеличивают во время импульса сварочного тока от начальной величины до максималь >5 ного значения и одновременно уменьшают усилие на токопроводящем стержне на такую же величину, а с момента окончания импульса сварочного тока периферийное усилие уменьшают и од.- 30 новременно увеличивают усилие на токопроводящем стержне до первоначальных значений.
Однако способ имеет существенные недостатки. Во-первых, повышенное
35 усилие сжатие электродов на начальной стадии процесса приводит к увеличению скорости роста контактной вследствие относительно высокой пластич" ности металлов этой группы и, следовательно, к уменьшению тепловыделения в зоне сварки из-за уменьшения ее электрического сопротивления;. Это, в свою очередь, для сохранения разме45 ров ядра расплавленного металла. вызывает необходимость введения большей электрической мощности. Во-вторых,,в условиях относительно жестких режи- мов, применяемых для сварки легких сплавов и имеющихся технических
5Î средств реализации программ изменения усилия, затруднительно начинать увеличивать периферийное усилие точно в момент начала импульса сварочного тока. Это требует усложнения аппара-: туры управления и устройств исполнения, Кроме того, точная настройка и контроль цикла операции трудоемкие
1031685 3 и требуют применения сложной измерительной аппаратуры.
Цель изобретения - снижение трудоемкости технологического процесса сварки и повышение эффективности процесса нагрева.
Поставленная цель достигается ва счет того, что в способе контакт. ной точечной сварки, при котором свариваемые детали зажимают между электродами, создавая наряду с усилием на токопроводящем стержне дополнительное периферийное усилие, которое увеличивают во время импульса сварочного тока от начальной величины до максимального значения и одновременно уменьшают усилие на токопроводящем стержне на такую we величину, а с момента окончания импульса сварочного тока периферийное усилие уменьшают и одновременно увеличивают усилие на токопроводящем стержне до первоначальных значений, начальную величину общего усилия сжатия деталей, равную сумме усилий на токопроводящей стержне и периферии, задают меньшей, чем усилие .на электродах при сварке деталей без обжатия периферии, а увеличивать усилие на периферии и одновременно снижать усилие на токопроводящем стержне начинают в интервале времени от момента начала импульса сварочного тока до момента начала плавления металла в области сварочного контакта.
Интервал времени, в котором начинают увеличивать периферийное усилие .и одновременно уменьшать усилие на токопровбдящем стержне, принимают равным 6-304 от длительности импульса сварочного тока.
Величину общего усилия сжатия деталей принимают на 5-203 меньше, чем при сварке деталей без периферийного обжатия, при этом периферийное усилие увеличивают от начального значения, которое равно 3-84 от общего, по следующей зависимости
«И= ин ик-.«ии>(Ц F F начальное и конечное значения периферийного усилия; t - время от момента начала увеИ личения периферийного усилия . до момента окончания импульса сварочного тока; t - текущая координата времени; n - показатель степени. режима следующие: 3 10 На чертеже показана циклограмма процесса контактной точечной сварки; где приняты следующие условные обо"значения. F„p - общее усилие сжатия деталей; F, F - текущее значение усилия на токопроводящем стержне и периферии; F > - начальная величина . усилия на токопроводящем стержне; F „ - начальное и конечное усилйе на периферии; F - ковочное усилие; t< - интервал начала увеличения периферийного усилия; t> - время увеличения периферийного усилия-от на" чального до конечного значений; t >длительность импульса сварочного тока; оптимальный интервал увеличения периферийного усилия и уменьшения усилия на токопроводящем стержне-, заштрихован. Общее усилие сжатия деталей распределяется на,два: усилие на электродах и на усилие на обжимной втулке. Оно всегда. равно их сумме. Поскольку в технологии обычной сварки отработаны режимы по общему усилию сжатия деталей, то при сварке с обжатием ,периферии усилие на обжимнои втулке удобнее задавать от его величины, а не от величины усилия на токопроводящем стержне. Уменьшение общего усилия сжатия деталей по сравнению с его величиной при сварке легких сплавов без обжатия периферии, объясняется особенностями пластических деформаций металла зоны сварки и относительно высокой пластичностью этой группы сплавов. Кроме того, вследствие низкого электрического сопротивления контактов, эти сплавы не склонны к образованию начальных выппесков и поэтому не требуют больших давлений для формирова" ния начальных контактов. Оптимальный диапазон уменьшения обшего усилия, равный.5-204, определен экспериментально при сварке алюминиевых и магниевых сплавов толщиной 0,5-4 мм. Начальное усилие обжатия периферии необходимо в первую очередь для сближения свариваемых деталей в об" ласти уплотняющего пояска и поэтому его величина в основном определяется жесткостью деталей. Экспериментально установлено, что для сближения деталей толщиной до 4 мм достаточно уси" we, равное 3-83 от общего усилия сжатия деталей, применяемого пр . сварке конкретной толщины. 31685 4 Поскольку обжатие периферии применяется для устранения выплесков рас" плавленного металла, то начинать увеличивать усилие на периферии до начала плавления металла не рационально по двум причинам. Во-первых, чем ближе момент начала увеличения периферийного усилия к моменту начала плавления металла, тем выше эф- . 10 фективность процесса нагрева без уменьшения устойчивости процесса против образования выплесков. Экспериментально установлено, что плавление металла начинается не раньше, чем че" 15 рез 20-35"ь от длительности импульса сварочного тока. Из этих соображений и выбран оптимальный интервал начала увеличения периферийного усилия, рав- . ный 0-303 от длительности импульса 20 сварочного тока. Во-вторых, расширение диапазона увеличения периферийного усилия значительнб снижает требования к аппаратуре управления и техническим средствам реализации про25 граммы, т.е. упрощает их конструкцию. Отпадает необходимость в применении специальных реле времени, так как требованиям удовлетворяют обычные серийно выпускаемые реле цикла с шагом отсчета 0,01-0,02 с. Предлагаемому диапазону увеличения усилия вполне удовлетворяют характеристики обычных пневмогидравлических. систем. Кроме того, требуется реже проводить контроль осуществления цикла сварки. Характер увеличения периферийного усилия аналогичен известному и выбирается из тех же соображений. Однако в связи с тем, что время увеличения периферийного усилия отличается от длительности импульса сварочного тока, в зависимость, по которой изменяют усилие, внесено изменение. Пример. Производят сварку де" талей из сплава ИА2-1, толщиной- 2 мм на машине постоянного тока ИТ8-4001. При сварке по обычному способу без, обжатия периферии получают диаметр ядра расплавленного металла равный 50 $,5 мм при следующих параметрах режима . се=35 5 "А со= 0,08 с, . Г„ = 6,5 КН. При сварке по известному и с предлагаемым способам сварочный ток 55 подбирают таким образом, чтобы диаметр ядра в том и другом случае был :равен 7,5 мм. Остальные параметры 1031685 $. Известный способ Предлагаемый способ 2,5 0,06 0,08 0,7 Общее усилие сжатия деталей, F, кН 7,2 5,8. Усилие на токопроводящем стержне, F,êH 6,8 5,4 Начальное периферийное усилие, Гпн, кН 0,4 0,4 Конечное периферийное усилие, F8k K 2,5 Время увеличения периферийного усилия, tg с . Оу08 Длительность импульса тока, t, с 008 Показатель степени, и . 0,7 Сила сварочного тока, 1 „, кА 34,5 30,5 Качелзенйые показатели полученного соединения в том и другом случае практически одинаковы. Выплески отсутствуют в обоих случаях. Критичес" кий диаметр ядра, при котором возникают выплески при сварке по известному способу равняется 8,9 мм, а при сварке по предлагаемому способу " 8,4 мм. Это свидетельствует о том, что запас устойчивости процессов против образования выплесков достаточен в обоих случаях, так как критический диаметр ядра превышает номинальный больше чем на 103. Оунако при использовании предла" гаемого способа сила сварочного ядра меньше на 11,5Ф, что свидетельствует о повышении эффективности процесса нагрева.. Кроме того, трудоемкость изготовления технических средств реализации предлагаемого способа меньше чем известного на 20-303, а трудо.емкость операций контроля параметров режима при сварке деталей - на 25" 503, и зависит, в основном, от степени ответственности свариваемых деталей, Использование способа обеспечивает при сварке легких сплавов по сравнению с существующими, следующие преимущества: уменьшение трудоемкости из, готовления технических средств реали-, зации способа на 20-303, сокращает трудоемкость операции контроля цикла сварки на 25-504 и уменьшает расход электроэнергии на 5"154. ВНИИПИ Заказ 5282/14 Тираж 1106 Подписное ч Ф @й ЕФ ФФ В%а В ЬЬ Ч ° Зй» ю» Э Филиал ППП ".Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4
