 |
5. Порядок выполнения работы. 6. Форма отчета о работе. 7. Контрольные вопросы и задания. Рекомендуемая литература. Лабораторная работа № 4 Точечная сварка низкоуглеродистой стали на машине общего назначения. Определение влияния параметров режима на качес
|
|
|
|
5. Порядок выполнения работы
5. 1. Изучить основные теоретические сведения к лабораторной работе
5. 2. Ответить на контрольные вопросы.
5. 3. Оформить отчет
6. Форма отчета о работе
6. 1. Тема лабораторной работы
6. 2. Краткое изложение теоретической части
6. 3. Выводы
7. Контрольные вопросы и задания
7. 1. Что такое регулятор времени?
7. 2. Каково назначение регуляторов времени?
7. 3. Какие бывают регуляторы времени?
7. 4. Как устанавливается блок регулятора времени?
7. 5. По каким параметрам производится выбор регулятора времени?
Рекомендуемая литература
Гуляев, А. И. Технология и оборудование контактной сварки/А. И. Гуляев - М: Машиностроение, 1985.
Лабораторная работа № 4 Точечная сварка низкоуглеродистой стали на машине общего назначения. Определение влияния параметров режима на качество сварки
1. Цель работы
Обучить выбору точечной сварки низкоуглеродистой стали на машине общего назначения. Сформировать умение определять влияние параметров режима на качество сварки.
2. Задание
Научиться определять влияние параметров режима точечной сварки низкоуглеродистой стали на машине общего назначения.
3. Оснащение работы
Методические указания к лабораторной работе
Справочная литература
4. Основные теоретические сведения
Точечная сварка— способ контактной сварки, при котором детали свариваются в отдельных ограниченных участках касания, называемых точками.
Детали собирают внахлестку, зажимают между электродами из медных сплавов, подключенными ко вторичной обмотке сварочного трансформатора, и пропускают через место сварки короткий импульс электрического тока.
|
|
|
В области контакта между деталями металл расплавляется, образуя ядро сварной точки. Под действием сжимающего усилия происходит пластическая деформация металла, по периметру ядра формируется уплотняющий поясок, предохраняющий ядро от окисления и выплеска и соединяющий свариваемые детали.
Нагрев при контактной точечной сварке обычно осуществляется импульсами переменного тока (50 Гц) или униполярными импульсами (ток одной полярности с переменной амплитудой в течение импульса) относительно малой продолжительности (0, 01... 0, 5 с).
Точечную сварку чаще всего применяют для соединения листовых заготовок внахлестку, реже - для сварки стержневых материалов. Диапазон толщин, свариваемых ею, составляет от нескольких микрометров до 2-3 см, однако чаще всего толщина свариваемого металла варьируется от десятых долей до 5-6 мм.
По способу подвода тока контактная точечная сварка может быть двухсторонней и односторонней.
При двухсторонней сварке ток подводят к каждой из деталей, а при односторонней — только к одной.
Различают одноточечную сварку, при которой за одну операцию выполняют сварку одной точки, и многоточечную, при которой одновременно сваривают две точки и более.
Необходимым и достаточным условием образования соединения при контактной точечной сварке является образование общей зоны расплавленного металла или ядра заданных размеров.
Режим точечной сварки определяется следующим основными параметрами: усилием сжатия, диаметром электрода, сварочным током и его плотностью, продолжительностью включения тока.
Режимы точечной сварки могут быть мягкими и жесткими. При мягком режиме применяются небольшие ток и давление, но продолжительность включения сварочного тока повышенная. Жесткий режим, наоборот, характеризуется большим током и давлением, но малой продолжительностью включения тока. Мягкие режимы обычно применяют при сварке на машинах с педальным приводом механизма сжатия, а жесткие – на машинах с электромеханическим и пневматическим приводами.
|
|
|
Формирование соединений при контактной точечной сварке происходит в значительной мере по единой схеме, состоящей из трех этапов
Рисунок 1. Этапы (а—в) формирования соединения при контактной точечной сварке: 1 — верхний электрод; 2, 3 — свариваемые детали; 4 — нижний электрод; 5 — литое ядро; 6 — закристаллизовавшаяся точка; Р — усилие сжатия электродов при сварке; I — ток, проходящий через контакт свариваемых деталей в процессе сварки
Первый этап (рис а) начинается с момента включения тока и характеризуется образованием электрического контакта, нагревом и расширением твердого металла, приводящим к увеличению зазоров, вытеснению металла в зазор под действием сварочного усилия и образованию уплотняющего ядро пояска.
Второй этап (рис б) отличается дальнейшим увеличением площади контактов, возникновением и ростом расплавленного ядра до установленного (номинального) для данной толщины деталей диаметра dя. На этом этапе происходит дробление и перераспределение поверхностных пленок в жидком металле, продолжаются процессы пластической деформации и расширения металла.
Третий этап (рис. в) в большинстве случаев начинается с момента выключения тока и характерен охлаждением и кристаллизацией металла.
Рассмотрим влияние отдельных параметров режима сварки на прочность точки.
Усилие сжатияоказывает существенное влияние на электрическое со- противление сварочного контакта и, как следствие, на прочность сварной точки. С увеличением усилия сжатия при неизменных остальных параметрах уменьшаются сопротивление сварочного контакта, выделение тепла в нем и размеры сварной точки. Это приводит к понижению прочности точки. При увеличении усилия сжатия необходимо увеличить сварочный ток и продолжительность его протекания.
Давление p представляет собой отношение величины усилия сжатия Р к площади контакта электрод-деталь Fк
p = P , (1)
|
|
|
Fк
При сварке низкоуглеродистой стали величина давления составляет 40– 120 Мн/м2 (4 – 12 кг/мм2), причем большое давление используют при сварке листов большой толщины на более жестких режимах.
Для определения давления измеряют усилие сжатия и площадь поверхности электрода. Усилие сжатия измеряют динамометрами. Динамометр типа ДПС-1 (рисунок 2) представляет собой пружинную скобу 1 со вставками для электродов 2. Усилие сжатия определяют деформацией пружины и измеряют стрелочным индикатором 3 со шкалой, градуированной в килограммах (ньютонах).
Диаметр контактной поверхности электрода можно измерять универсальными измерительными инструментами (линейкой, штангенциркулем и т. д. ) или специальным шаблоном.
Рисунок. 2 Динамометр для определения усилия сжатия между электродами
Диаметр контактной поверхности электрода зависит в основном от тол- щины свариваемого металла и составляет 2 – 15 мм). Ориентировочно его можно подсчитать по эмпирической формуле:
dэ = 
5, 5, м, (2)
где d – толщина более тонкого листа, мм.
Сварочный ток и его плотностьвлияют на количество выделяющегося тепла и процесс нагрева металла. Требуемый ток определяют в зависимости от толщины свариваемых листов. Наиболее характерным параметром точечной сварки является плотность тока в сварочном контакте. При сварке низкоуглеродистой стали на мягких режимах плотность тока составляет 80 – 100 А/мм2, на жестких режимах 160 – 400 А/мм2. Величину сварочного тока находят умножением выбранной плотности тока на площадь контактной поверхности электрода. При сварке низкоуглеродистой стали толщиной 1 – 3 мм ориентировочно ток можно подсчитать по эмпирическому соотношению:
Icв = 6500 d (3)
Продолжительность включения тока– один из основных параметров точечной сварки, в большей степени зависит от толщины металла и существенно влияет на размеры литого ядра сварной точки и ее прочность. Значительное увеличение продолжительности включения тока может вызвать перегрев металла, и даже выплеск.
|
|
|
При ориентировочных расчетах режима сварки низкоуглеродистых сталей на жестких режимах продолжительность включения тока можно определять по эмпирической зависимости:
tсв = (0, 2 ¸ 0, 4) d, (4)
Ориентировочные мягкие и жесткие режимы точечной сварки низкоуглеродистой стали приведены в таблицах 1, 2. Правильно установленный режим обеспечивает хорошее качество сварной точки. Возможные дефекты, связанные с нарушением режима сварки, а также причины их возникновения приведены в таблице 3.
Таблица 1 Мягкие режимы точечной сварки низкоуглеродистой стали
| Толщинаметалла, мм | Диаметр контакт ной поверхности электродов, мм | Продолжительность включения сварочного тока, с | Усилие сжатия, Н (кг) | Сварочный ток, А |
| 0, 5 +0, 5 | 0, 8 | 300 – 400 (30 – 40) | 3000 – 4000 | |
| 1 + 1 | 800 – 1200 (80 – 120) | 4500 – 5000 | ||
| 1, 5 + 1, 5 | 1000 – 1400 (100 – 140) | 5000 – 6000 | ||
| 2 + 2 | 1600 – 2000 (160 – 200) | 6200 – 7000 | ||
| 2, 5 +2, 5 | 1800 – 2400 (180 – 240) | 7500 – 9000 | ||
| 3 + 3 | 2000 – 3000 (200 – 300) | 9000 – 10000 | ||
| 4 + 4 | 3000 – 4000 (300 – 400) | 10000 – 11800 | ||
| 5 + 5 | 4000 – 5000 (400 – 500) | 13000 – 14000 | ||
| 6 + 6 | 5000 – 6000 (500 – 600) | 15000 - 16000 |
Таблица 2 Жесткие режимы точечной сварки низкоуглеродистой стали
| Толщина металла, мм | Диаметр контакт ной поверхности электродов, мм | Продолжительность включения сварочного тока, с | Усилие сжатия, Н (кг) | Сварочный ток, А |
| 0, 5 +0, 5 | 0, 2 – 0, 3 | 300 – 400 (30 – 40) | 4000 – 5000 | |
| 1 + 1 | 0, 2 – 0, 35 | 800 – 1200 (80 – 120) | 6000 – 7000 | |
| 1, 5 + 1, 5 | 0, 25 – 0, 35 | 1200 – 1600 (120 – 160) | 7000 – 8000 | |
| 2 + 2 | 0, 25 – 0, 35 | 1600 – 2000 (160 – 200) | 8000 – 9000 | |
| 2, 5 +2, 5 | 0, 4 – 0, 6 | 2000 – 2500 (200 – 250) | 11000 – 12000 | |
| 3 + 3 | 0, 6 – 1 | 5000 – 6000 (500 – 600) | 12000 – 16000 | |
| 4 + 4 | 0, 8 – 1, 1 | 6000 – 8000 (600 – 800) | 14000 – 18000 | |
| 5 + 5 | 0, 9 – 1, 2 | 8000 – 9000 (800 – 900) | 17000 – 22000 | |
| 6 + 6 | 1, 1 – 2, 5 | 9000 – 12000 (900 – 1200) | 20000 – 25000 |
Качество сварной точки оценивается по внешнему виду или контрольными испытаниями образцов. Образцы испытывают на срез (рисунок 3 а), на отрыв (рисунок 3 б), а также на скручивание (рисунок 3 в) вырезают и маркируют образцы согласно схеме (рисунок 3 в). Для технологических испытаний рекомендуется применять зубило с вырезом (рисунок 3 д). Форма образца после испытания таким зубилом показана на (рисунок 3 е). Результаты всех испытаний оценивают по величине усилия или по характеру разрушения.
Рисунок 3 Образцы для испытания точечной сварки
Таблица 3. Виды и причины дефектов при точечной сварке
|
|
|
| Вид дефекта | Причины образования дефекта |
| Непровар или малый диаметр ядра | 1. Низкий сварочный ток 2. малая продолжительность включения тока 3. Завышенное усилие сжатия 4. Велик диаметр контактной поверхности электрода |
| Перегрев наружной поверхности или внут- ренние выплески | 1. Недостаточное усилие сжатия. 2. Малая площадь контактной поверхности электродов. 3. Слишком большой ток 4. Большая продолжительность включения тока |
| Глубокая вмятина от электродов | 1. Слишком высокий сварочный ток 2 Великое усилие сжатия 3. Большая продолжительность включения тока 4. Слишком мал диаметр контактной поверхности электродов |
| Сквозные прожоги | 1. Включение или выключение сварочного тока при низком усилии сжатия 2. Перегрев металла за счет большого тока и слишком продолжительного времени включения тока |
| Кольцевые трещины | Повышенная продолжительность включения тока |
Влияние шунтирования тока на размеры и прочность сварочной точки
При шунтировании часть сварочного тока проходит через смежные, ранее сваренные точки (рис. 4).
Рисунок 4 Шунтирование тока при точечной сварке
При этом ток I2, проходящий по электроду, разветвляется; сварочный ток Iсв значительно меньше необходимого. Шунтирование существенно влия- ет на качество сварной точки. Чем меньше расстояние между точками, тем большая часть тока ответвляется и тем больше тепла бесполезно расходуется на нагрев детали вне места сварки. Ток в шунте Iш может достигать значи- тельных величин
Iш = (0, 3 ¸ 0, 4 )Iсв, (5)
Наибольшая часть тока ответвляется через точку, предшествующую свариваемой. Шунтирование тока другими точками ввиду того, что они дальше отстоят от электрода, значительно меньше. Для выявления влияния шунтирования тока сваривают образцы, которые разрезают на полоски (рисунок 3 г) и испытывают на срез, отрыв или скручивание.
|
|
|
