Способ контактной точечной сварки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 889337

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13. 08. 79 (21) 2809044/25-27 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 1 5 ° 1 2 8 ° Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 7. 2. 8 (53)M. Кл.

В 23 К 11/1О

Ркударетвеииый квинтет

СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК621 ° 791. . 763. 1 (088. 8) С.Н. Козловский, Б.Д. Орлов, А.А. Чакалев, Г.-П.

А.С. Камышков, А.Б. Каран и М.Д. Серегин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к контактной точечной сварки металлов и может быть использовано в машиностроении.

Известны способы контактной точечной сварки с применением постоянного, - ступенчато-возрастающего и плавно-возрастающего сварочного усилия во вре1 мя импульса сварочного тока (1

В производстве в основном применяют способы сварки с постоянным во время импульса сварочного тока сварочным

10 усилием, а со ступенчато- и плавновозрастающим применяют крайне редко.

Это объясняется тем, что в настоящее время выбор оптимального значения

tS сварочного усилия в любой момент процесса формирования соединения весьма затруднителен, вследствие отсутствия . критериев оценки оптимальности сварочного усилия. Величина усилия сжатия электродов должна быть достаточной, чтобы обеспечить отсутствие начального и конечного выплесков расплавленного металла. Однако увеличение усилия приводит к увеличению оста точных деформаций в зоне формирования соединения и снижению эффективности процесса тепловыделения. В связи с этим идеальным является режим сварки с минимально допустимым начальным сварочным усилием, обеспечивающим отсутствие начального выплеска,,и минимально допустимым возрастающим сварочным усилием во время импульса сварочного тока, обеспечивающим отсутствие выплеска в любой момент роста ядра расплавленного металла. При широко применяемых способах сварки с постоянным сварочным; усилием на начальной стадии процеСса прикладывают усилие такой величины, которая по существу необходима лиши на конечной стадии. Но и на конечной стадии процесса, применяемые в технологии величины сварочных усилий не всегда являются оптимальными, так как определяются экспериментально для конкретного соедине889337

4$ ния и затем распространяются на множество ему подобных, тем самым не учитываются особенности каждого конкретного соединения, материала и сварочной машины.

Недостатками для всех известных способов точечной сварки является наличие больших зазоров в околошовной зоне и вмятин от электродов, что снижает усталостную прочность соединений и ухудшает аэродинамические качества поверхности, быстрое увеличение площади контактов электрод-деталь и деталь-деталь на начальной стадии процесса сварки вследствие больших начальных давлений, что снижает эффективность про цесса нагрева и увеличивает расхода электроэнергии, а также большая трудоемкость подбора величины сварочного усилия, так как ее приходит ся экспериментально подбирать заново при изменении одного из параметров режима (силы сварочного тока, времени его протекания, при замене сварочной машины, при изменении геометрических размеров соединения или марки метал" ла свариваемых деталей).

Наиболее близким к предлагаемому является способ контактной точечной сварки, при котором .воздействует на свариваемые детали постоянным сжимающим усилием электродов, подают импулье сварочного тока и во время его действия осуществляют воздействие на детали переменным сжимающим усилием, возрастающим к моменту прекращения дей. ствия импульса до заданной конечной величины, обеспечивающей подавление выплеска расплавленного нетепла (2).

Однако данный способ сварки имеет повышенную склонность к выплескам, является трудоемкнм в подборе про-граммы изменения, усилия и применяется редко. Это обусловлено тем, что кривая изменения усилия, получаемая осциллографирование:при заклиненном приводе, определяется не только изменением сопротивления деформации металла в процессе нагрева, но и жесткостью силового контура конкрет. ной сварочной машины. Поэтому на различных машинах, при одних н тех же геометрических размерах соединения, получаются различные программы усилия. При сварке по данной программе изменения усилия и свободном пеР емецении электродов отмечается повышенная склонность к выплескам. Это объясняется различием термоде@ормационных процессов в зоне формирования соединения при записи программы при заклиненном приводе и при сварке со свободным перемещенией электродов.

Повышение склонности к выплескам при сварке реальных конструкций по сравнению со сваркой образцов, объясняется недостаточной величиной началь16 ного усилия, которое равно 10-30% от конечной величины, для сближения свариваемых деталей и Формирования, контакта деталь-деталь.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения путем постоянного подавления выплеска расплавленного металла so время действия импульса сварочного тока;

Поставленная цель достигается тем, что начальное воздействие на свариваемые детали осуществляют с постоянным усилием, равным 50- 70% от заданной конечной величины переменного сжнмакищего усилия, которое

gj,:определяют из соотнооше ыя

Р+ 2- — g д к

f аксона @1

4 где F - конечная величина переменного сжимающего усилия;

P - давление в ядре расплавМ ленного металла в момент окончания импульса сварочного тока;

Д вЂ” сопротивление деформации металла в области уплотняющего пояска в момент окончания импульса сварочяаго тока;

Ь . - ширина уплотняющего пояска достаточная для предотвращения выплеска расплавленного металла; при этом переменное сжимающее усилие сначала уменьшают в течение 20-30%

Ж времени действия импульса сварочного тока до достижения 20-40% от заданной конечной величины, а затем увеличивают до достижения заданного конечной величины, осуществляя его

S5 изменение по следующей зависимости ;р„-tF„ г)(",)"(,-р„(, ; )" (z), 8893

5 где F — величина усилия сжатия элек. тродов в любой момент времени действия импульса сварочного тока;

F — величина постоянного сжима- 5

Н ющего усилия;

F — минимальная величина переФ менного сжимающего усилия; — текущее время уменьшения

4 сжимающего усилия от начала действия. импульса сварочного тока; время прекращения уменьшения сжимающего усилия;

h - показатель степени, зависимый от теплофизических свойств и толщины свариваемых деталей; текующее время увеличения сжимающего усилия от момента 26 начала его увеличения;

t: — время действия импульса сваС 9 рочного тока.

На чертеже показана циклограмма процесса по предлагаемому способу кон- 11 тактной точечной сварки.

Сплошной линией показана типичная программа изменения усилия сжатия .электродов во время действия импульса сварочного тока, а пунктирной (1 @) показано действие импульса сварочного тока. Обозначения приняты следующие:

F — величина постоянного сжимаюИ щего усилия; Эй

F — минимальная величина переменного сжимающего усилия;

F — конечная величина переменного сжимающего усилия; — текущее время уменьшения сжи- iO 1 мающего усилия ст начала действия импульса сварочного тока;

t — время прекращения уменьшения сжимающего усилия;

t> — текущее время увеличения сжимающего усилия от момента начала его .увеличения; — время действия импульса сваСЬ рочного тока.

Способ сварки осуществляют в следующей последовательности операций: до включения импульса сварочного тока свариваемые детали сжимают постоянным начальным усилием (Г ), затем с момента начала действия импульса сварочного тока, усилие сжатия электродов уменьшают, в течение t, до его минимального значения F, после

37 4 чего, в течение (Q@ "Ф ) увеличивают до конечного значения Гк., Увеличение начального усилия вызвано необходимостью преодолевания упругого сопротивления свариваемых деталей при их сближении и формировании контакта деталь-деталь в процессе сварки реальных объемных изделий.Исследованиями процесса точечной сварки установлено, что для предотвращения выплеска, на любой стадии роста ядра расплавленного металла, достаточна ширина уплотняющего пояска равная 20-507. ет толщины свариваемых деталей.

С целью. повышения эффективности процесса нагрева до момента начала плавления металла, которое начинается через 15-35Х от времени действия импульса сварочного тока, рационально поддерживать ширину уплотняющего пояска (радиус контакта деталь-деталь) в пределах 50-150Х от толщины свариваемых деталей. А так как сопротивление деформации металла при нагреве уменьшается, то для ограничения роста ширины уплотняющ@го пояска необходимо уменьшить усилие сжатия электродов. С момента начала плавления металла усилие сжатия электродов необходимо увеличить, чтобы поддержать ширину уплотняющего пояска достаточной для предотвращения выплеска металла. Таким образом, программа изменения усилия сжатия электродов в процессе формирования точечного сварного соединения должна быть синхронизирована с изменением теплового состояния зоны определенной расчетом, в дискретные моменты процесса формирования соединения, по зависимости 1, если величины составляющих этой зависимости, а именно: диаметра ядра расплавленного металла и давления в нем, ширины уплотняющего пояска и сопротивления деформации металла в его области подставлять соответственно их значениям в данный момент процесса, На основании подобия процессов контактной точечной сварки трудоемкость определения программы из" менения усилия сжатия электродов можно уменьшить, если величину усилия сжатия. электродов, необходимую для формирования уплотняющего пояска шириной достаточной для подавления выплеска, рассчитывать только в момент окончания импульса сварочного тока, как наиболее критический с точки зрения возникновения выплеска, а начальную

889337 8 где Fy — конечная величина переменного сжимающего усилия, d — диаметр ядра расплавленного металла в момент окончания импульса сварочного тока, P — давление в ядре расплавленного металла в момент окончания импульса сварьчного тока, > — ширина уплотняющего пояска достаточная для Предотвращения выплеск ка расплавленного металла при этом переменное сжимающее усилие сначала уменьшают в течение 20-30Х времени действия импульса сварочного тока до достижения 20-407 от заданной конечной величинь(, а затем увеличивают до достижения заданной конечной величины, осуществляя его изменение по следующей зависимости

" - .-(F„-,. (-„)+ (к- -) (. ..) где - величина усилия сжатия электродов в любой момент времени действия импульса сварочного тока;

F — величина постоянного сжимаюН. щего усилия;

F минимальная величина переменного сжимающего усилия;

36 — текущее время уменьшения 1 сжимающего усилия от начала действия импульса. сварочного тока;

t< — время прекращения уменьшения сжимающего усилия j

n — - показатель степени, зависящий от теплофизических свойств и толщины свариваемь х деталей, tg текущее время увеличения сжимающего усилия от момента начала

4О его увеличения

ССВ- время действия импульса .сварочного тока, и минимальную его величину определять как производную от конечной. Устачовлено, что наиболее оптимальные значения F и Г„ равны: F1 =0,5-0,7Г„

Г =0,2-".0,4F1 . Àïïðoêñèìèðîâàíèåì по расчетным и экспериментальным точкам получена элементарная функция 2, удовлетворительно описывающая изменение усилия сжатия электродов во время импульса сварочного тока, необходимое для формирования уплотняющего пояска шириной достаточной для подавления выплеска металла. При этом установлено, что показатель степени и, характеризующий кривизну изменения усилия, изменяется в пределах 0,25=:1,0 возрастая,с увеличением толщины свариваемых деталей и уменьшением сопротивления деформации металла. Использование изобретения исключает выплески при сварке и повьппает качество соединения.

Формула изобретения

Способ контактной точечной свар-. ки, при котором воздействуют на свариваемые детали постоянным сжимающим усилием электродов, подают импульс сварочного тока и во время его действия осуществляют воздействие на детали переменным сжимающим усилием, возврастающим к моменту прекращения действия импульса до заданной конечной величины, обеспечивающей подавление выплеска расплавленного металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем постоянного подавления выплеска расплавленного металла во время действия импульса сварочного тока начальное воздействие на свариваемые детали осуществляют с постоянным усилием, равным 5070% от заданной конечной величины переменного сжимающего усилия, которое определяют из соотношения

Ю Qg 1

Й 2ь Гь ф

Источники информации, 1 принятые во внимание при экспертизе

l. Орлов Б.Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки Ч. "Машиностроение", 1975, с. 148.

2. Авторское свидетел ьство СССР

Ф 915539, кл. В 23 К 11/10, 1970 (прототип) .

889337

Составитель Л. Комарова

Редактор H. Воловик Техоед Т.Маточка Корректор-Л. Бокшан

Заказ 10848/26 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 11осква Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4