179. Система автоматического регулирования физических параметров режима контактной точечной сварки. Какими физическими параметрами определяются режимы контактной сварки
111. Параметры режима контактной сварки.
Режим сварки определяется в основном свойствами свариваемого металла, типом сварочного оборудования, а иногда и конструкцией (формой) свариваемых деталей.
Основные параметры режимов контактной сварки: сила тока Iсв, длительность его протекания tсв и усилие сжатия (осадки Fос) деталей. Сила тока измеряется в амперах (А) или кило-амперах (кА), длительность в секундах (с) и усилие в деканьютонах (даН). При СС за основные параметры режима принимают плотность тока (А/мм2) и давление (МПа) — усилие сжатия, отнесенное к сечению свариваемых заготовок.
Режимы разделяют на жесткие и мягкие. Жесткие режимы сварки характеризуются малой длительностью tсв протекания тока Iсв, а следовательно, и кратковременным нагревом свариваемого метала: мягкие режимы - сравнительно большой длительностью tсв. Жесткость режима зависит также от толщины и температуропроводности (и теплопроводности) свариваемого металла. При одинаковой tсв более жестким будет режим для сварки металла большей толщины или металла с меньшей температуропроводностью. Например, при одной и той же tсв режим сварки низкоуглеродистой стали будет более жестким, чем режим для алюминиевого сплава.
112. Распределение напряжений в точечных соединениях при приложении нагрузки. Расчет на прочность.
Вслучае, если в одном ряду находится несколько точек, то передаваемое усилиеР распределяется между ними неравномерно. Наиболее нагруженными оказываются крайние точки ряда, с увеличением числа точек такая диспропорция возрастает. Неравномерность напряжений наблюдается и по толщине сварной точки.
В процессе растяжения точечного соединения, вследствие возникновения изгибающего момента появляется дополнительное напряжение (σизг), которое уменьшается с возрастанием нагрузки, так как уменьшается плечо приложения силы.
При работе под переменными нагрузками прочность точечных соединений оказывается очень низкой, что подтверждается существенным расхождением экспериментальных и расчетных данных по напряжению в области упругих деформаций.
Расстояние t должно быть не меньше некоторого предельного размера ввиду шунтирования тока через ранее сваренную точку. Чем больше шаг, тем меньше шунтирование и, как следствие, стабильнее и лучше результаты сварки.
Диаметр точки назначается в зависимости от толщины соединяемых элементов.
Точки в сварном соединении следует располагать таким образом, чтобы они воспринимали преимущественно усилия среза, а не отрыв. При расчете прочности на срез сварной точки используют зависимость , где- допускаемое напряжение в точке на срез, причем,Р – усилие, передаваемое на одну точку.
При расчете сварной точки на отрыв используют формулу , где- допускаемое напряжение в точке при отрыве,.
При расчете на прочность соединения, имеющего ряд точек, предполагается равномерное распределение нагрузки по точкам.
Расчет соединения, имеющего ряд точек, и работающего на срез выполняют по формуле , гдеi - число односрезных сварных точек в соединении.
При работе точечного соединения на отрыв расчет прочности выполняют по формуле .С учетом неравномерного распределения усилий, допускаемое напряжение целесообразно снизить на 10 – 20 %.
studfiles.net
12.Основные параметры режима контактной точечной сварки, их влияние на размеры и прочность соединений.
Осн-ми парам-ми режима точечной сварки являются: - величина сварочного тока Iсв.;- время протекания св-го тока τсв.; - св-е усилие Fсв;- ковочное усилие Fков.;- время приложения ков-го усилия τков.; - время запаздывания τзап.; - ф-ма и размеры эл-дов.
Параметры режима сварки можно опр-ть расчетом, расчетно-эксперим-м методом и эксперим-но. Св-ка может осущ-ся эл-дами с плоскими или сферич-ми рабочими пов-ми. Выбор размеров раб-ей пов-ти производ-ся, исходя из следующих соотношений: dэ = (0,9…1,2) dя; Rэ = (15…20) dя. Увел-е dэ и Rэ эл-дов вызывает увел-е площади контактов эл-д-деталь и д-деталь, что приводит к снижению dя и прочности соед-й.
С увел-ем Iсв и τсв кол-во выделившейся при сварке теплоты возрастает, в связи с чем размеры и прочность соед-й увел-ся. При чрезмерном увел-и Iсв и τсв возможны перегрев, образов-е точки большого размера, конечные внутренние и наружные выплески. При этом значит-но растут вмятины от эл-дов и снижается прочн-ть точки.
С увеличением Fсв площади контактов электрод-деталь и деталь-деталь возрастают, что снижает интенсивность тепловыделения и увеличивает отвод теплоты из зоны сварки. Поэтому при постоянстве остальных параметров режима увеличение Fсв приводит к уменьшению dя и прочности соединений, а снижение Fсв – к увеличению dя. Рост dя и прочности соединений при увеличении Iсв и τсв и снижении Fсв ограничивают из-за появления выплесков расплавленного металла.
В процессе эксплуатации конструкций, выполненных точечной сваркой, установлено, что усталостная трещина в подавляющем большинстве случаев зарождается на внутр-й пов-ти свариваемых деталей у границы литого ядра точки.
| Рис. 3.6. Циклограмма процесса св-ки с повыш-м ковочным усилием |
При сварке низкоуглеродистых сталей толщиной свыше 2+2 мм время запаздывания приложения усилия проковки τзап, отсчитываемое от момента выключения сварочного тока до момента достижения максимального значения усилия проковки, может быть определено по выражению: ; При сварке низкоуглерод-х сталей миним-е время проковки должно составлять:; ; гдеdя – диаметр литого ядра, мм.
При выполнении перечисленных выше мероприятий обеспечивается снижение уровня остаточных напряжений.
13.Особенности технологии контактной точечной сварки сталей.
Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочные соединения без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в околошовной зоне.
Большинство конструкционных материалов, обладающих достаточной пластичностью, хорошо свариваются контактной сваркой. В результате комплексного анализа свойств и свариваемости, конструкционные материалы можно условно разделить на группы.
Низкоуглер-е стали, имеющие низкую чувствит-ть к термич-му циклу и выплескам успешно варят как на мягких, так и на жестких режимах.Первая прим-ся при св-ке сталей толщиной до 2 мм, с прим-ем эл-дов с плоской рабочей пов-ю. Вторая – при св-ке сталей толщиной свыше 2 мм, с прим-ем эл-дов со сферич-й раб-й пов-ю.
Среднеуглер-е стали обладают более высокими ρо и сопротивлением деформации. Они склонны к закалке и кристал-м трещинам. В литом ядре и околоточечной зоне при неблагоприятных парам-рах режима точечной сварки образ-ся твердый и хрупкий мартенсит.
|
|
Высокоуглеродистые стали при изготовлении сварных конструкций применяются редко. Сварку этих сталей надо осуществлять на мягких режимах св-ки или на режимах, предусматр-х предварит-й подогрев и послед-ю термообработку ( см. рис. 3.10).Сварка на очень мягком режиме при огранич-м времени проковки уменьшает скор-ть охлаждения за счет разогрева большой зоны металла вокруг сварной точки. Для некот-х марок сталей это позволяет получить соед-е с дост-й пластич-ю.
Низколегированные стали (содержание легирующих элементов Mn, Ni, Cr, Si, Ti, Zr, Nb, Mo и др. до 2,5 %) соединяют точечной сваркой на тех же режимах, что и среднеуглеродистые стали.
Стали аустенитного класса (12Х18Н10Т, 04Х18Н10Т и др.) отличаются высокой прочностью и пластичностью. Они обладают высоким ρо и малой λ. Поэтому при сварке этих сталей ток существенно меньше, чем при сварке низкоуглеродистых сталей.
При сварке сталей толщиной до 2 мм применяют циклограмму с постоянным сварочным усилием, а при сварке металла толщиной более 2 мм – с повышенным ковочным усилием.
Жаропрочные стали и сплавы (ХН75МБТЮ, ХН70Ю, ХН38ВТ и др.), а также сплавы повышенной жаропрочности (ХН70ВМТЮФ, ХН56ВМТЮ и др.) отличаются большим ρо и невысокой λ. Поэтому сварочный ток составляет 60…70 % от тока при сварке низкоуглеродистых сталей. Время протекания тока соответственно увеличивают в 2…4 раза, а усилие сжатия – в 2,5…4 раза. Чаще всего используют циклограммы а и б (см. рис. 3.4). Применяются электродные материалы с повышенной твердостью (до 240 МПа).
studfiles.net
179. Система автоматического регулирования физических параметров режима контактной точечной сварки.
Регуляторы температуры околоэлектродной зоны и инфракрасного излучения. Размеры сварного соединения определяет температура металла в зоне сварки. Однако измерять температуру расплавленного металла ядра или окружающей его зоны в процессе сварки деталей не представляется возможным. Исследованиями установлено, что при выполнении ряда условий температура в контакте электрод — деталь (на поверхности детали) характеризует температуру и размеры литой зоны сварного соединения.
С целью контроля и автоматического регулирования процесса точечной сварки температура в контакте электрод — деталь измеряется одним из электродов, представляющим собой контактную термопару. Для этого в электрод вводится тонкая, изолированная теплостойкой изоляцией, константановая проволока, образующая с ним термопару медь — константан. В результате нагрева металла в процессе сварки в термопаре появляется напряжение Uт.п. , которое подается на вход соответствующей контрольно-регистрирующей аппаратуры. Последняя по достижении заданной температуры на поверхности детали выключает сварочный ток машины. Температуру, при которой необходимо отключить ток, определяют экспериментально, контролируя размеры литого ядра сварных точек.
Регулирование процесса точечной сварки по температуре в контакте электрод — деталь обеспечивает достаточно стабильные размеры ядра точек при колебаниях Iсв, изменении размеров рабочей поверхности электродов и усилия сжатия, а также шунтировании.
Метод контроля и регулирования по температуре имеет существенные недостатки, из-за которых ограничено его практическое использование. Значительное влияние на оценку по температуре размеров зоны расплавления оказывают состояние поверхности свариваемых деталей, размеры электродов и особенно степень их охлаждения. Вследствие износа рабочей поверхности электродов термопара имеет небольшой срок службы. Быстродействие системы регулирования с термопарой — низкое вследствие ее большой инерционности.
Можноиспользовать специальный электрод в специальном канале, которого устанавливается заподлицо с торцом электрода вставка из тугоплавкого прозрачного материала, например кварца. Вставка связана с фотодатчиком через световод. При сварке на поверхности заготовки возникает свечение, которое регистрируется фотодатчиком и используется для управления процессом нагрева.
Косвенное измерение температуры можно осуществлять бесконтактным способом на основе использования датчиков инфракрасного излучения – фоторезисторов.
Фоторезисторы воспринимают инфракрасное излучение с поверхности деталей вблизи зоны сварки. Фоторезисторы крепятся к электроду кронштейном. Фоторезисторы, устанавливаемые сверху, защищены от инфракрасного излучения и служат для компенсации влияния окружающей температуры. Контроль температуры Ти на поверхности изделия осуществляют фоторезисторы. Однако и бесконтактные методы измерения Ти имеют свои недостатки, поскольку свечение металла наблюдается к концу процесса сварки, когда ядро уже образовалось и поэтому можно лишь констатировать его наличие. Активное регулирование процесса идет с запаздыванием. На показания фоторезисторов влияют внешние помехи: засветка от посторонних источников, изменение плотности и прозрачности окружающей среды из-за пыли, паров воды и т. д. Поэтому рассмотренные контактные и бесконтактные методы контроля и регулирования по температуре до сего времени мало применяют в производстве.
Регуляторы перемещения электродов под действием теплового расширения металла. В процессе точечной сварки в результате нагрева и последующего расплавления металла под электродами происходит местное увеличение толщины свариваемых деталей. Металл в зоне сварки расширяется и происходит раздвижение электродов сварочной машины. Этот так называемый «дилатометрический эффект» можно использовать в качестве показателя, характеризующего размер сварной точки. Между величиной перемещения электродов и объемом расплавленного металла существует взаимосвязь, которая используется при построении автоматических регуляторов. Приращение линейного размера свариваемых деталей при сварке составляет 8—10 % от их суммарной толщины.
Расширение деталей вызывает перемещение электрододержателя вместе с подвижной частью сварочной машины. Величина этого перемещения измеряется датчиком, жестко связанным с неподвижной частью сварочной машины. Подвижный элемент датчика связывается с электрододержателем. В простейшем случае для измерения перемещения используются контактные электромеханические датчики, срабатывающие при перемещении электрода на установленную величину.
В регуляторах применяется индуктивный датчик, представляющий собой измеритель малых перемещений. Он состоит из двух катушек W1 и W2 установленных на магнитопроводах, жестко связанных с неподвижной частью сварочной машины. Катушки последовательно включены с обмотками дифференциального трансформатора Т. В воздушном зазоре магнитопроводов расположен якорь, механически связанный с верхним подвижным электрододержателем. В процессе сварки этот электрододержатель под действием сил теплового расширения перемещается вверх на величину h и изменяет индуктивное сопротивление катушек W1 и W2. На выходе трансформатора T появляется сигнал рассогласования, пропорциональный h, который используется в автоматическом регуляторе для управления временем протекания сварочного тока.
Регуляторы сопротивления. В процессе сварки электрическое сопротивление участка цепи между электродами (зоны сварки) изменяется по сложному закону, причем к концу сварки его величина Rк меньше, чем в начале. По величине конечного сопротивления или по его относительному изменению Rот=(Rm — Rк)/Rср , где Rcp — среднее сопротивление за время сварки, можно судить о размерах сварной точки.
Поскольку непосредственное измерение сопротивления в процессе сварки представляет значительные трудности, используют косвенный метод, при котором отдельно измеряют падение напряжения между электродами и сварочный ток, а затем делят первое на второе, в результате чего формируется сигнал, пропорциональный величине сопротивления зоны сварки.
studfiles.net
Параметры режима контактной сварки — КиберПедия
Понятие об оптимальных параметрах режима контактной сварки
Наибольшую сложность при разработке технологии сварки представляет выбор конкретных конструкторско-технологических признаков способа сварки данных деталей, так как на чертеже детали указывается только вид (Кт, Кш, Кс), а оптимальность технологии зависит от грамотного выбора способа сварки. Для облегчения такого выбора удобно руководствоваться классификацией, представленной в табл.5.
Классификация конструкторско-технологических признаков КС
| Группа признаков КС | Подгруппа признаков |
| 1. Род сварочного тока | Постоянный, переменный |
| 2. Форма импульса тока | Неизменная, модулированная, программированная |
| 3. Место подвода тока | Одностороннее, двухстороннее, смешанное |
| 4. Количество импульсов тока | Один, несколько, много |
| 5. Количество одновременно свариваемых точек | Одна, две, много |
| 6. Характер нагрева металла | До пластичности, до расплавления, смешанное |
| 7. Характер сжатия | Постоянный, с проковкой, программный |
| 8. Степень деформации | Нормативная, бесследная |
| 9. Подготовка поверхности | Без подготовки, с подготовкой, рельефная |
| 10. Жесткость режима | Жесткий, средний, мягкий |
С позиций приведенной классификации способ контактной сварки, как обоснованный технологический процесс, представляет собой сочетание вида КС и всех конструкторско-технологический признаков. Поиск и выбор оптимального способа КС данных деталей начинается с анализа и критики базового способа, т.е. способа, наиболее широко применяемого в производстве для сварки данных деталей на момент анализа. Затем каждая подгруппа признаков проверяется на техническую осуществимость. Из всех возможных способов выбирается тот, который при условии обеспечения качества сварки обладает наиболее высоким положительным эффектом, по сравнению с базовым. Например, для крепления ушка к корпусу алюминиевого ведра с толщиной стенки в 1 мм предназначенного для бытовых целей, учитывая сложности сварки алюминиевых сплавов, вместо клепки был выбран следующий способ: соединение производится контактной точечно-рельефной сваркой на постоянном токе, с модулированием его переднего и заднего фронта, одним импульсом, без предварительной подготовки поверхности, с двухсторонним подводом тока, при постоянном сжатии, одновременной сварке трёх точек-рельефов, на жёстком режиме, с введением ультразвуковой энергии под электроды для зачистки сжатых ими деталей непосредственно перед импульсом сварки.
Шунтирование при контактной сварке.
Шунтирование при КC зависит не только от I2, dт и шага - t, но и от места подвода тока Так, при двухстороннем подводе тока к деталям и. При одностороннем подводе тока и постановке одновременно двух точек на детали равной толщины ток шунтирования возрастает в два раза, по сравнению с двухсторонним подводом тока . В этом случае ток шунтирования через верхний лист значительно снижается, если сварка ведется на токоведущей опоре или, на так называемых, контрэлектродах. Этот способ широко используют для сварки деталей из низкоуглеродистых сталей толщиной до 1,3мм. При сварке деталей большей толщины применяют пистолетную схему, при которой при двухстороннем токоподводе сваривается одна точка. По такой схеме полностью предотвращаются токи шунтирования через верхний лист. Токи шунтирования существенно изменяются в зависимости от сочетания деталей разной толщины и их расположения относительно сварочного трансформатора. Если тонкая деталь находится со стороны трансформатора, токи шунтирования снижаются, и наоборот.
Оборудование для контактной точечной сварки.
Точечная сварка.
При точечной сварке детали сначала сжимаются между электродами, которые токоподводами соединены со вторичной обмоткой сварочного трансформатора. Затем включается питание первичной обмотки сварочного трансформатора, вызывающее во вторичной обмотке, токоподводах, электродах и свариваемых деталях сварочный ток.При этом в зоне контакта деталей по оси электродов начинается расплавление металла, выплеск которого предотвращается прилегающим к нему уплотняющим пояском пластически деформированного металла. Когда расплавленный металл достигает соответствующего объема, сварочный трансформатор выключается, тепловыделение в деталях прекращается и расплавленный металл кристаллизуется. Через определенное время снимается усилие на электродах и электроды разводятся.Зона расплавления металла называется ядром сварного соединения, высота и диаметр которого определяются по макрошлифу, выполненному по разрезу сварного соединения в плоскости оси электродов. Часто такое сварное соединение называют точкой. Прочность точечного сварного соединения определяется размерами ядра и его структурой, которые зависят от режима сварки. Контактная сварка осуществляется на контактных сварочных машинах, которые бывают стационарными, передвижными и подвесными, универсальными и специализированными. По роду тока в сварочном контуре могут быть машины переменного или постоянного тока от импульса тока, выпрямленного в первичной цепи сварочного трансформатора или от разряда конденсатора. По способу сварки различают машины для точечной, рельефной, шовной и стыковой сварки[3]. Сварочный трансформатор машины понижает напряжение сети до 1—15 вольт. Для сжатия деталей и подвода тока силой 1—200 кА служат электроды из сплавов меди. Мощность машин 0,5—500 кВА. Усилие сжатия 0,01—100 кН (1—10000 кгс) создаётся пневмогидроприводом или рычажно-пружинным механизмом. Ток длительностью от 0,01 до 10 секунд включается контакторами с электронным управлением[4].
Любая машина для контактной сварки состоит из электрической и механической частей, пневмо- или гидросистемы и системы водяного охлаждения. Электрическая часть в свою очередь состоит из сварочного трансформатора, прерывателя первичной цепи сварочного трансформатора и регулятора цикла сварки, обеспечивающего заданную последовательность операций цикла и регулировку параметров режима сварки. Механическая часть состоит из привода сжатия (точечные машины), привода сжатия и привода вращения роликов (шовные машины) или из приводов зажатия и осадки деталей (стыковые машины). Пневмогидравлическая система состоит из аппаратуры подготовки (фильтры, лубрикаторы, которые смазывают движущиеся части), регулирования (редукторы, манометры, дросселирующие клапаны) и подвода воздуха к приводу сжатия (электропневматические клапаны, запорные вентили, краны, штуцера). Система водяного охлаждения включает в себя штуцера разводящей и приемной гребенок, охлаждаемые водой полости в трансформаторе и вторичном контуре, разводящие шланги, запорные вентили и гидравлические реле, отключающие машину, если вода отсутствует или ее мало. Точечные и шовные машины включаются с помощью ножной педали с контактами, стыковые - с помощью комплекта кнопок. С органов управления поступают команды на сжатие электродов или зажатие деталей, на включение и отключение сварочного тока, на вращение роликов, на включение регулятора цикла сварки.
cyberpedia.su
Режимы контактной сварки
Сварочный режим и его основные параметры
Сварочный режим представляет собой совокупность параметров сварочного процесса, устанавливаемых при помощи панели управления аппарата контактной сварки перед началом работы. Выбор оптимального режима помогает получить соединение высокого качества. Сварка с неправильно подобранными параметрами может стать причиной непрочного и неаккуратного шва, который со временем может потрескаться.
К основным параметрам сварочных режимов относят:
- время протекания сварочного тока,
- усилие прижима соединяемых деталей,
- силу сварочного тока.
Выбор значений вышеперечисленных параметров во многом зависит от свойств материала заготовок. Также на них оказывают влияние такие факторы, как: тип сварочного аппарата, конструкция деталей, опыт сварщика.
Классификация режимов контактной сварки
Режимы контактной сварки подразделяют на два типа: жесткие и мягкие. Друг от друга они отличаются по длительности воздействия сварочного тока и его величине. Так, при жестком режиме устанавливается короткое время протекания электрического тока через детали и большая его величина. Мягкие режимы характеризуются более продолжительным нагревом свариваемых деталей малым током.
Жесткость режима также определяется толщиной свариваемых деталей и их теплопроводностью. При одинаковом времени протекания тока сварка изделия из низкоуглеродистой стали будет осуществляться на более жестких режимах, чем деталей из алюминиевого сплава, также как и жестче будет режим сварки материалов большей толщины.
Мягкие режимы применяют при работе с металлами и сплавами, имеющими низкую теплопроводность, так как в этом случае постепенный продолжительный нагрев будет более эффективным. При сварке материалов, склонных к закалке, следует задавать длительное время протекания сварочного тока и малую величину тока. Такие параметры позволят получить более качественный и прочный шов, снизив число закалочных структур и трещин.
Сварка на жестких режимах применяется для соединения деталей из чувствительных к нагреву материалов (сплавы магния, алюминия, меди), которые не допускают перегрева зоны вокруг шва, и очень тонких деталей толщиной 0,1 мм. Также кратковременное тепловое воздействие способствует сохранению коррозионной стойкости высоколегированных сталей, в то время как длительное воздействие электрического тока провоцирует выпадение карбидов хрома, снижая антикоррозионные свойства.
От выбора параметров сварочного процесса также зависят расположение и форма зоны расплава. При кратковременной подаче тока теплоотвод не оказывает воздействия на формирование литого ядра, поэтому жесткие режимы дают большую глубину расплавления. Зона расплава при такой сварке будет находиться симметрично относительно обеих деталей.
На мягких режимах контактной сварки зона термического воздействия имеет значительно большую площадь из-за длительного нагрева. При сварке материалов различной толщины литое ядро будет смещено в сторону той, которая имеет большую толщину. Это связано с теплоотводом в электроды и сами детали.
m-w-l.ru
5. Характеристики параметров сварки режимы сварки
Основными программируемыми параметрами процесса шовной сварки являются ток, усилие сжатия электродов, продолжительность их действия и геометрия рабочей поверхности электродов. Параметры процесса, как принято, будем считать заданными, если они указаны для единичного цикла формировании отдельной сварной точки как в случае шовной сварки. В связи с тем, что получение сварного соединения с заданными прочностными свойствами, в большинстве случаев, тождественно получению соединения и заданными размерами зоны расплавления, диаметр ядра и проплавление будем применять в качестве критерии качества процесса. Это позволяет исключать из рассмотрения конструкцию сварного узла, металлургические Особенности формирования соединения и т.п.
Известно, что при шовной сварке возможно достаточно большое сочетание величин тока и усилии, которые удовлетворяют задаче формирования литого ядра с заданными размерами. Это свидетельствует о том, что параметры процесса неоднозначно зависят от свойств свариваемого металла и его толщины. Их величина и поле допуска зависят от режима сварки и применяемого оборудовании. В ряде случаев именно оборудование предопределяет режим сварки. При всех прочих равных условиях, как стабильность свойств металла, качество его подготовки, идентичность электродов и др., наиболее стабильные результаты по сварке многих металлов поручаются на машинах, работающих с использованием энергии, запасенной в конденсаторах. Если режимы сварки, характерные для конденсаторных машин, применять при сварке на низкочастотных машинах, то результаты будут нестабильными. Допуск на разброс величины тока и продолжительность его действия, автоматически заданные исходя из режима сварки на конденсаторной машине, не могут быть выдержаны при сварке на низкочастотной машине. Поэтому для ослабления тесноты связи с размерами ядра тех параметров процесса, которыми в данной ситуации точно управлять не удается, режим сварки изменяют, удовлетворяя минимальным требованиям, предъявляемым к качеству. В приведенном примере нестабильность амплитуды тока и продолжительности его действия компенсируется тем, что переходят к мягким режимам, т.е. снижают несколько амплитуду тока и увеличивают продолжительность его действия. Такое изменение не является улучшением, несмотря на увеличение допуска на амплитуду тока и продолжительность его действия, так как более жесткими становятся требования к другим параметрам процесса, например к геометрии рабочей поверхности электродов. Кроме того, увеличивается частота заправки электродов, уменьшается их стойкость.
Предпочтительные, рекомендованные режимы отражают как свойства свариваемых металлов, так и возможности по управлению процессом, т.е. преимущества и недостатки имеющегося оборудования. В связи с тем, что обоснование и выбор режима сварки является самостоятельной задачей, способы решения которой достаточно полно рассмотрены в литературе, будем считать режимы сварки заданными. Допустимые отклонения параметром процесса примем равными тем отклонениям, которые разрешаются для оборудования контактной сварки.
Существует много технических приемов задания параметров процесса через параметры цикла, в том числе от дельных интервалов времени между командами на исполнительные устройства сварочной машины. Однако с точки зрения обеспечения технологического цикла сварки отдельной точки можно выделить самостоятельные этапы, отвлекаясь от технических особенностей устройств управления.
Циклограмма, приведенная на рис. 5.1, отражает особенности задания параметров процесса через параметры цикла. Можно считать, что каждый этап и соответственно каждая величина, характеризующая его, является самостоятельным параметром, так как имеет отличное целевое назначение. Очевидно, что на отдельных этапах цикла величины допусков для тока и усилия будут различными. Время необходимо для того, чтобы электроды машины успели переместиться и сжать металл с вполне определенным усилием. На этом этапе к устройствам, отсчитывающим интервал времени, не предъявляется жестких требований. Аналогично, в тех случаях, когда применяется предварительное, обжатие, интервал, в течение которого электроды вжимают металл с повышенным усилием , также можно выдерживать с невысокой точностью. Эти требовании распространяются и на устройства, задающие время сжатии металла по окончании действия тока а также на интервал, соответствующий разомкнутому состоянию электродов . Как правило, указанные интервалы цикла в условиях производства не контролируются. Установившими усилия сжатия электродов и оказывают существенное влияние на качество сварных соединений и поэтому подлежат обязательному контролю, хотя допустимые отклонения их от заданного значения для , , различны.
Рис. 5.1. Типичная циклограмма процесса шовной сварки
Длительность нарастания ковочного усилия является одной из основных характеристик привода усилия сжатия электродов и может оказывать сильное влияние на образовании макродефектов в литой зоне соединения. Вследствие инерционности механизма сжатия электродов основное стремление состоит в увеличении скорости нарастания усилия . У лучших образцов машин составляет не более 0,02 сек, считая от момента подачи команды на исполнительный механизм до момента времени, когда достигло уровня 2/3 от установившегося. Важным параметром цикла является интервал , определяющий момент включении ковочного усилия по отношению к импульсу сварочного тока . В связи с тем, что даже относительно малая нестабильность этих параметров цикла существенно влияет на качество соединения, их необходимо периодически контролировать.
Особое значение имеют временные интервалы цикла , и , характеризующие программу изменения тока, а также величины тока и . Однако точность зада ния параметров цикла и , может быть меньше, чем и .
В результате исследовательских работ и производственного опыта по контактной шовной сварке установлено, что в большинстве случаев можно принять следующую необходимую точность (в %) воспроизведения сварочной машиной основных этапов цикла (см. рис. 5.1.):
Таблица 1.
| Величина сварочного тока, |
|
| Длительность импульса сварочного тока, |
|
| Величина дополнительного импульса тока, |
|
| Длительность дополнительного импульса тока, |
|
| Пауза между импульсами, |
|
| Включение ковочного усилия, |
|
| Пауза между импульсами при шовной сварке |
|
| Сварочное усилие, |
|
| Ковочное усилие, (усилие обжатия, ) |
|
Приведенные значения допустимых отклонений параметров справедливы для тех случаев, когда сварка осуществляется на режимах, оцениваемых как предпочтительные. Все случайные отклонения параметров должны находиться внутри поля допуска. Предполагается, что распределение плотности вероятных отклонений близко к нормальному распределению. Применяя контрольно-измерительную аппаратуру и статистически обрабатывая данные измерений, можно в каждом конкретном случае в зависимости от ответственности данного изделия задаться числом допустимых предельных отклонений параметров. Ориентировочно в среднем число точек, при котором любой из параметров принимает один раз предельное допустимое значение, не должно быть слишком большим, например, 1 раз на 100…200 точек. Малое допустимое среднеквадратичное отклонение параметров процесса объясняется тем, что вероятность брака зависит от совокупности отклонений всех параметров процесса в целом. Кроме того, сварочное оборудование, как правило, является универсальным и рассчитывают его так, чтобы можно было сваривать детали не только из одного конкретного металла, а из совокупности металлов, для каждого из которых требования к точности задания хотя бы одного параметра были наиболее высокими. Обычно, в реальных условиях указанные предельные отклонения параметров не приводят к браку.
Например, на рис.5. 2 приведены частные данные, характеризующие стабильность процесса сварки деталей толщиной 1,5+1,5 мм из сплава Д16. Предельные отклонения параметров процесса, вызывающие недопустимое снижение качества сварки, находятся вне поля допуска, указанного выше. Предположим, что разброс параметров сварочной машины не превышает границы допуска. Ситуации, при которой возможно недопустимое снижение качества, возникает лишь в том случае, когда два или большее число параметров одновременно принимают предельно допустимые значения. Равновероятны такие неблагоприятные события: уменьшился на 5%, возросло на 10%; возрос на 5%, увеличилось на 10%; и возросли на 5%; и уменьшились на 5%; возросло на 10%, уменьшилось на 5%; уменьшилось на 10%, увеличилось на 5%; уменьшилось на 15%, увеличилось на 5%; уменьшился на 5%, радиус электродов увеличился с 75 до 200 мм; увеличилось на 10%, а радиус электродов увеличился с 75 до 200 мм. Пусть, вероятность того, что в названных ситуациях возникает брак, равна 0,5, а предельные отклонения параметров процесса случаются в среднем 1 раз на 50 точек. Тогда на каждую тысячу точек в среднем хотя бы две точки не будут соответствовать принятому стандарту.
Рис. 5.2. Зависимость размерен литого ядра от изменений параметров режима (материал Д16АТ, толщина 1,5+1,5 мм):
а — от амплитуды тока ;
б — от усилия сжатия электродов ;
в — от величины ковочного усилии и времени его включения ; кгс; кгс; кгс;
е — от времени действия тока ;
д — от радиуса электродов
Предположим, что на 200 точек случается одно отклонение каждого параметра, выходящее за границы допуска и с вероятностью 0,9 можно утверждать, что при этом появляется брак. Тогда вероятность появления брака резко возрастает и составляет примерно 3% от общего числа точек.
Возможные случайные отклонения в подготовительных операциях, например ухудшилось качество травления поверхности, плоха подгонка деталей, имеет место разнотолщинность, металла, изменились его физические свойства, способствуют увеличению общего числа случаев брака.
При статистическом анализе производства деталей из сплава АМг6 наблюдался разброс параметров процесса, оцениваемый среднеквадратичными отклонениями: ; , рабочей поверхности электродов , сопротивления деталей после травления . Количество точек, не соответствующие принятому стандарту, составило 5% общего числа точек. Очевидно, что к измерительной и контрольной аппаратуре предъявляются весьма высокие требования по точности, так как предельно допустимые отклонения параметром в ряде случаев менее 5%. Измерительная аппаратура должна обеспечивать точность на несколько классов выше. К сожалению, при разработке даже специализированной аппаратуры не всегда удается полностью удовлетворить эти требования. Поэтому при рассмотрении приборов и устройств высказаны замечания о целевом назначении и области применения отдельных устройств, которые имеют несколько худшие показатели точности, и не удовлетворяют решению вопроса в целом, но с успехом могут применятся при решении частных задач.
В таблице 2 приведены режимы сварки низкоуглеродистой, низколегированной стали и алюминиевых сплавов
Таблица 2
Таблица 3. Режимы шовной сварки нержавеющей стали с применением ламповых прерывателей.
| Толщина заготовок в мм | Ширина контактной поверхности роликов в мм | Давление в кг | Время включения тока в сек. | Время выключения тока в сек. | Приблизительное число прерываний | Скорость сварки в м/мин | Сила сварочного тока в а | Примерный шаг точек в мм | |
| в сек. | на 1 м шва | ||||||||
| 0,1+0,1 | 3 | 60 | 0,02 | 0,02 | 25 | 1000 | 1,5 | 2000 | 1 |
| 0,2+0,2 | 4 | 80 | 0,02 | 0,02 | 25 | 1000 | 1,5 | 2500 | 1 |
| 0,3+0,3 | 4 | 100 | 0,04 | 0,02 | 16 | 640 | 1,5 | 3000 | 1,5 |
| 0,4+0,4 | 4 | 120 | 0,04 | 0,04 | 12,5 | 500 | 1,5 | 3500 | 2 |
| 0,5+0,5 | 5 | 150 | 0,04 | 0,04 | 12,5 | 500 | 1,5 | 4000 | 2 |
| 0,6+0,6 | 6 | 180 | 0,06 | 0,04 | 10 | 500 | 1,2 | 4000 | 2 |
| 0,8+0,8 | 7 | 200 | 0,06 | 0,04 | 10 | 600 | 1,0 | 4500 | 1,67 |
| 1,0+1,0 | 7 | 270 | 0,06 | 0,06 | 8,3 | 500 | 1,0 | 5000 | 2 |
| 1,2+1,2 | 7 | 350 | 0,08 | 0,08 | 6,2 | 370 | 1,0 | 6000 | 2,66 |
studfiles.net
28.Расчет параметров режима контактной рельефной сварки.
Основными парам-ми режима рельефной св-ки явл-ся: 1. ф-ма и размеры рельефов; 2. величина св-го тока Iсв; 3. время протекания св-го тока св; 4. св-е усилие Fсв; 5. ков-е усилие Fков; 6. время приложения ков-го усилия ков; 7. время запаздыв-я ков-го усилия зап; 8. ф-ма и размеры эл-дов.
Величину сварочного тока при рельефной сварке листов внахлестку по штампованным круглым рельефам (см. рис. 4.3) можно определять по методике, описанной в разделе 3.6. Величина сварочного тока при одновременной сварке по нескольким рельефам прямопропорциональна их количеству. Усилие сжатия также прямопропорционально числу одновременно свариваемых рельефов.
При Т- образной сварке стержней в основном используется сферическая и коническая форма торцов. Более высокие прочностные показатели имеют соединения со сферической формой торцов (рис. 4.1, n). В массовом производстве чаще применяется коническая форма торцов, как более простая в изготовлении.
Угол заточки (рис. 4.1, р) в зависимости от диаметра стержня колеблется в пределах 120…1700. При сварке стержней диаметром dст = (4…12) мм время протекания сварочного тока находится в диапазоне 0,1…0,3 с.
Для расчета величины сварочного тока используют зависимость:
Iсв = ( 1,2…1,6 ) dст , кА (4.3)
где dст - диаметр привариваемого стержня, мм.
Значительное распространение получила рельефная сварка с формированием рельефа за счет сопряжения различных по форме деталей, например, острой грани гайки или штуцера с листом (рис. 4.6, а). Кольцевые рельефы треугольной формы обеспечивают возможность получения прочных и герметичных соединений (рис. 4.6, б) . Угол α при вершине рельефа составляет от 90 до 1000. Ширина основания bр кольцевого рельефа зависит от толщины листа δ. Обычно bр = δ.
Для расчета св-го тока соед-й типа а и б использ-ся ф-ла: Iсв = (0,6…0,8) l.где l – периметр кольцевого шва диаметром D, мм.
Время протекания сварочного тока для соединений типа а (рис. 4.6, а) определяется по формуле: τсв = 0,01 d δ 0,1δ , где d – диаметр окружности начального контакта, мм ; δ – толщина свариваемого листа, мм.
Усилие сжатия для соед-й типа а опр-ся по ф-ле: Fсв = δ 0,1δ ,Н где Sсв – площадь зоны сварки, мм2; δ – толщина св-го листа, мм; τсв – время протекания сварочного тока, с.
Величины Iсв и Fсв зависят от площади зоны сварки Sсв и могут быть определены также по формулам: Iсв = Ј Sсв ; Fсв = р Sсв, где Ј – плотность св-го тока; Sсв – площадь зоны св-ки; р – давление.
При сварке низкоуглеродистых сталей качественные соединения образуются при плотностях сварочного тока 240…300 А/мм2 и давлениях 60…80 МПа.
Рельефная сварка повышает производительность процесса сварки (одновременная сварка нескольких точек, соединение по контуру, сварка протяженных соединений), уменьшает величину нахлестки и массу изделия (малая область нагрева и пластической деформации), повышает стойкость токоподводящих электродов (вследствие применения электродов с увеличенной контактной поверхностью), практически исключает операцию разметки.
studfiles.net
