Способ контактной точечной сварки
Использование: при контактной точечной сварке, преимущественно на машинах постоянного тока. Сущность изобретения: в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход от сварочного давления к ковочному, используют сопротивление деформации металла зоны сварки. Усиление сжатия электродов увеличивают пропорционально увеличению этого сопротивления . Сопротивление деформации металла определяют путем измерения электрического сопротивления участка электрод-электрод при сварке. Для этого в момент окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока . Усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивления в контакте электрод-электрод. Ковочного значения усилия достигают при заданной величине сопротивления в этом контакте. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СО8ЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862525/08 (22) 23.08,90 (46) 23.08.92. Бюл. № 31 (71) Научно-производственное объединение прикладной механики и Красноярский институт космической техники (72) С. Н. Козловский, А. А. Чакалев, А. Н, Липин и О. Г. Юрин (56) Орлов Б. Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки. — M.: Машиностроение, 1986, с. 49-50, Авторское свидетельство СССР №961895,,кл. В 23 К 11/10, 1980. Авторское свидетельство СССР ¹ 223958, кл. В 23 К 11/06, 1966. (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ (57) Использование: при контактной точечной сварке, преимущественно на машинах Изобретение относится к технологии контактной точечной сварки, преимущественно на машинах постоянного тока, и может быть использовано в машиностроении. Известны способы контактной точечной сварки, при осуществлении которых детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс тока, а затем увеличивают усилие сжатия электродов до ковочного значения. Однако время приложения ковочного усилия и программа его нарастания в этих способах сварки определяется обычно экспериментальным путем, ориентируясь на Ж, 17560б7 А1 постоянного тока. Сущность изобретения: в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход от сварочного давления к ковочному, используют сопротивление деформации металла эоны сварки. Усиление сжатия электродов увеличивают пропорционально увеличению этого сопротивления, Сопротивление деформации металла определяют путем измерения электрического сойростйвления участка электрод-электрод при сварке, Для этого в момент окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока. Усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивления в контакте электрод-электрод. Ковочного значения усилия достигают при заданной величине сопротивлЕния в этом контакте, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с общие рекомендации, Поэтому выбранные Ср параметры приложения ковочного усилия О не всегда совпадают с изменением параметров термодеформационных процессов, протекающих е зоне формирования совая- 1кв нения. Вследствие этого возможно образование пор, трещин или, если устранение вышеуказанных дефектов достигается увеличением ковочного усилия, черезмерно больших вмятин от электродов, Наиболее близким к предлагаемому является способ контактной сварочной сварки, при осуществлении которого через предварительно сжатые детали пропускают 1756067 импульс тока с возрастающей амплитудой, после чего детали подвергают воздействию ковочного усилия, причем сигнал на включение ковочного усилия согласовывают с моментом отключения импульса тока, определенным в зависимости от заданной величины теплового расширения свариваемого металла. Однако в данном способе сварки при определенйи" момента йачала и окончания увеличения усилия сжатия электродов от сварочной до ковочной его величины также не учитываются термодеформационные процессы, протекающие в зоне сварки на стадии охлаждения. Вследствие этого возможно образование пор, трещин либо черезмерно больших вмятин от электродов. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений. Поставленная цель достигается тем, что в способе контактной точечной сварки, при котором детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс сварочного тока, а затем прикладывают ковочное усилие; при этом момент перехода от сварочного к ковочному давлению определяют в зависймости от параметров процесса сварки, в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход от сварочного давления к ковочному, используют сопротивление деформации металла эоны сварки и увеличивают усиление сжатия электродов от сварочного до ковочного значений пропорционально увеличению этого сопротивления, а сопротивление деформации металла зоны сварки определяют путем измерения электрического сопротивления участка электрод- электрод при сварке, для чего в момент окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока, величина которого составляет 2 — 5 от сварочного, усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивлений в контакте электрод — электрод на 1 — 5 от величины сопротивления в этом контакте s момент окончания импульса сварочного тока, а ковочного значения усилия достигают при величине сопротивления в контакте электрод — электрод, равном 30-40 от сопротивления в этом контакте в момент окончания импульса сварочного тока. На чертеже показано изменение параметров процесса при реализации способа сварки, где приняты следующие обозначения: lcm — сварочный ток; 1д — дополнительный зондирующий импульс тока; Fc — сварочное усилие сжатия электродов во время импульса тока; F» — ковочная величи5 20 30 40 1 на усилия сжатия электродов на стадии проковки соединения R» — изменение электрического сопротивления участка I электрод-электрод в процессе сварки; R»â€” величина R» в момент окончания импульса сварочного тока; R» — величина R», при которой усилие сжатия электродов достигает ковочной величины; tc — длительность импульса сварочного тока; t< — время начала увеличения усилия сжатия электродов от сварочной величины при приложении ковочного усилия; 4 — время задержки начала увеличения усилия сжатия электродов относительно окончания импульса тока; — время увеличения усилия сжатия электродов от сварочной до ковочной величины. Способ сварки осуществляется в следующей последовательности операций, Свариваемые детали сжимают между электродами сварочной машины усилием Р в течение времени tcx до начала импульса сварочного тока Ic>, а затем пропускают импульс сварочного тока длительностью tca, При этом, до окончания импульса сварочного тока, усилие сжатия электродов выдерживают неизменным или изменяют по заданной программе. После окончания импульса сварочного тока величину усилия сжатия электродов увеличивают от сварочной до ковочной Р» величины пропорционально изменению сопротивления деформации металла зоны сварки после окончания импульса сварочного тока. Для определения изменения сопротивления деформации металла зоны сварки с момента окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный зондирующий импульс тока 1д силой, равной 2-5 от силы 4>, при неизменном усилии сжатия электродов Fcg. При этом измеряют электрическое сопротивление R» участка сварочной цепи электрод — электрод. По кривой изменения R» определяют время t< начала увеличения усилия сжатия электродов, при котором уменьшение R» не превышает 15 от его значения R» в момент окончания импульса сварочного тока, а также время 4 окончания увеличения усилия сжатия электродов до ковочной величины Р», при котором R33 уменьшается до величины й5э, равной 30-40 от и ээ. Основной причиной образования в соединениях пор и трещин являются растягивающие напряжения, возникающие вследствие усадки металла зоны сварки при его кристаллизации и охлаждении. Для уст5 ранения этих дефектов необходимо на стадии кристаллизации металла и его охлаждения в высокотемпературной области уменьшить растягивающие напряже1756067 рического сопротивления зоны сварки при 45 этих условиях в основном определяется из-менением ее температуры. А так как у большинства сталей и сплавов сопротивление деформации изменяется пропорционально температуре, то оно изменяется и пропор- 50 ционально электрическому сопротивлению участка электрод-электрод. После окончания импульса сварочного тока Ice некоторое время t< величина R» остается неизменной или плавно уменьшается на 1-5 . Это обусловлено тем, что начало кристаллизации металла в ядре задерживается относительно tce вследствие его перегрева, Затем в течение 4 величина R резко уменьшается (участок аЬ) до велиния, что и достигается увеличением усилия сжатия электродов до ковочного значения; В момент окончания импульса тока, как исходный момент процесса кристаллизации, объем металла находится в объемносжатом состоянии, при котором между усилием сжатия электродов и величиной пластического деформирования металла (площадью контактов) существует равновесное соотношение. Для поддержания объемносжатого напряженного состояния на стадии кристаллизации и охлаждения металла зоны сварки необходимо усилие сжатия электродов увеличивать пропорционально увеличению его сопротивления деформации. Если увеличение усилия сжатия электродов до ко- вочной величины будет черезмерно быстрым, площади контактов увеличатся до равновесного состояния раньше окончания кристаллизации и в дальнейшем усадка не будет компенсироваться пластической деформацией, что приведет к образованию пор, трещин и черезмерно большим вмятинам. Если же увеличение усилия до ковочной величины будет происходить медленнее увеличения сопротивления деформации металла зоны сварки, то оно будет недостаточным для пластического его деформирования. В этом случае либо воэникнут трещины или поры, либо при увеличении величины ковочного усилия для"Nx устранения будут черезмерно большие вмя-. тины. Непосредственно измерить сопротивления деформации металла зоны сварки на стадии ее охлаждения пока не представляется возможным. Поэтому изменение его величины в данном способе определяется по измеренному изменению электрического сопротивления участка электрод — злектрод при неизменном усилии сжатия электродов. Последнее условие уменьшает влияние на проводимость деталей изменения площадей контактов. Изменение элект10 40 чины, равной 30-40 от R» в момент окон1 чания импульса тока, после чего уменьшение R» замедляется. Быстрое уменьшение Ree на участке аЬ обусловлено кристаллизацией жидкого металла в ядре и охлаждением твердого металла в высокотемпературной области при температуре металла зоны сварки, большей 0,40,5 температуры плавления Тлл, Таким образом, в предлагаемом способе сварки увеличивать усилие сжатия электродов при проковке начинают с момента начала кристаллизации металла ядра, а заканчивают при достижении температурой металла зоны сварки значения, равного 0,40,5 Тп, и определяют эти моменты по изменению электрического сопротивления участка электрод-электрод. Производили сварку деталей иэ сплава АМг6 толщиной 2 + 2 мм при следующих параметрах режима: Ice = 51 кА; tce = 0,1 с: Fce 8,5 кН; 1д = 3 кА: 1пр = 0,16 с. При этом величину Г» задавали равной 19,5 кН. При увеличении Fa от Fce до Рк в интервале времени Я (кривая 1) дефекты отсутствовали. При увеличении t больше значения, показанного кривой 2, появились поры и трещины. Причем увеличение Е» до 21 и 24 кН расширяет бездефектную зону на относительно небольшую величину. В то же время глубина вмятин и раскрытие зазора увеличивается на 20-30 . Более раннее приложение ковочного усилия (кривая 3) в первую очередь приводит к выплескам, следствием которых являются большие вмятины от электродов, превышающие допускаемую величину в 1-2 раза. Величина дополнительного зондирующего импульса 1д, равная 2 — 5;(, от 1с, практически не влияет на тепловое состояние зоны сварки и изменение R». Поэтому величина 1д и задана в этих пределах. Предлагаемый способ позволяет повысить качество сварных соединений за счет устранения пор, трещин и уменьшения вмятин от электродов путем оптймизации времени приложения ковочного усилия. Формула изобретения 1. Способ контактной точечной сварки, при котором детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс сварочного тока, а затем прикладывают ковочное усилие, при этом момент перехода от сварочного к ковочному давлению определяют в зависимости от параметров процессасварки, Отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения, в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход or свароч ного давления к ковочному, используют со1756067 са А Составитель В.Калинина Техред M,Ìîðãåíòçë Корректор M,Ïåòðîâà Редактор А.Мотыль Заказ 3048 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 противление деформации металла зоны сварки и увеличивают усилие сжатия электродов от сварочного до ковочного значений пропорционально увеличению этого сопротивления. 2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что сопротивление деформации металла зоны сварки определяют путем изменения электрического сопротивления участка электрод — электоод при сварке, для чего в момвнт окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока, величина которого составляет 2-5 от сварочного, усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивления в контакте электрод-электрод на 5 1 — 5 от величины сопротивления s этом контакте в момент окончания импульса t:saрочного тока, а ковочного значения усилия достигают при величине сопротивления в контакте электрод-электрод равном 3010 40ф, от сопротивления в этом контакте в момент окончания импульса сварочного тока.
