Параметры режимов стыковой сварки оплавлением и сопротивлением.

При стыковой сварке сопротивлением для образования качественного соединения основное внимание уделяют получению равномерного нагрева торцов деталей и деформации металла, в наибольшей степени обеспечивающей разрушение и удаление оксидов.

Основными параметрами режима являются: сварочный ток I_св или плотность тока j, время протекания тока t_св, начальное усилие сжатия F_н и усилие осадки F_oc (соответственно начальное давление p_н; и давление осадки p_ос), укорочение деталей при сварке Δ_св, установочная длина lo. Выбор параметров начинают с определения правилъного соотношения между j и t_св.

 Как j так и t_св колеблются в широких приделах. При чрезмерных плотностях тока возможен выплеск и малая зона нагрева. Уменьшение длительности нагрева приводит к неравномерности нагрева деталей на торцах, а увеличение усиливает окислительные процессы. В таблице 2.4 приведены эмпирические соотношения между максимальным током и минимальной длительностью.

Наиболее часто нагрев при стыковой сварке сопротивлением контролируется укорочением заготовок, реже - длительностью. Сварочный ток в первом случае отключается после укорочения заготовок на определенную величину, причем если заданное укорочение велико, то может произойти перегрев и даже расплавление металла с появлением большого количества высаженного металла. При малом укорочении в стыке останутся непроверенные участки с окислами. Оптимальная величина укорочения увеличивается с увеличением площади свариваемого сечения и наличием па ней загрязнений. Она составляет для малоуглеродистых сталей при сечении 25-100 мм² 0,8-1 мм, при сечении 250 мм² 1,5-1,8 мм и при сечении 500- 1000 мм² 2-2,5 мм. При сварке закаливающихся сталей эти значения увеличиваются на 15-25%. Величина осадки без тока примерно такая же. Осадочное давление изменяется от 10 до 50 МПа. Для малоуглеродистой стали рекомендуется 10-20 МПа. Если нагрев производится при одном давлении, а осадка - при другом, то давление при сварке некоторых легированных сталей в защитной среде может достигать 10-15 МПа и более, т. е. оно будет таким же, как при сварке оплавлением.

Малое давление облегчает нагрев металла, однако его чрезмерное уменьшение вызывает перегрев, выплески, пористость в околостыковой зоне и не обеспечивает закрытия стыка без окислов. При очень большом давлении не достигается сварочная температура в стыке, и растет количество высаженного металла.

 Установочная длина 1₀ (табл.), определяющая ширину зоны нагретого металла и устойчивость свариваемых концов, принимается минимально возможной, исключающей заметный теплоотвод в электроды и интенсивное охлаждение стыка. Она обычно бывает не менее половины диаметра заготовки. В таблице 2.5 приведены значения lo для компактных сечений. Эти значения в целях уменьшения потерь тепла в электроды часто при сварке малоуглеродистой стали увеличивают на 20-40%, а при сварке легированных закаливающихся сталей - на 10%. При сварке разнородных сталей более теплопроводный металл сваривается с большей установочной длиной. Правильность выбора установочной длины в этом случае оценивается равномерным нагревом с обеих сторон от стыка.

Параметры режима стыковой сварки оплавлением зависят от теплопроводности и температуры плавления металла и определяются в основном скоростью оплавления, которая задается также с учетом активности металла при взаимодействии с газами и к процессам испарения легирующих элементов, а также от сечения свариваемых деталей. Усилие осадки и скорость осадки соответственно определяются теплопроводностью металла и его сродством к кислороду.

При сварке оплавлением стремятся обеспечить: 1) нагрев деталей для оплавления торцов и проведения деформации с целью удаления оксидов, а также для предупреждения образования неблагоприятных структур в околошовной зоне; 2) локальную интенсивность оплавления перед осадкой для формирования равномерно оплавленного слоя металла, предупреждения окисления и получения благоприятного рельефа поверхности торцов; 3) деформацию деталей с достаточно большой скоростью, предупреждающей преждевременное остывание металла торцов и застревание оксидов в стыке. Величина деформации должна обеспечивать определенное растекание металла в плоскости стыка и выравнивание рельефа поверхности, необходимое для выдавливания расплавленного металла и оксидов.

Основные параметры режима: скорость оплавления V_опл, плотность тока при оплавлении jопл, припуск на оплавление Δ_опл, время оплавления t_опл, величина осадки Δ_ос и ее скорость V_ос, длительность осадки под током t_ос.т., величина осадки под током Δ_ос.т., усилие осадки F_ос или давление осадки p_ос, установочная длина детали lо. Задают также напряжение холостого хода машины U₂₀ и программу его изменения. При сварке импульсным оплавлением указывают также частоту fк и амплитуду колебаний А_к подвижной плиты машины. При сварке оплавлением с подогревом задают температуру подогрева T_под, длительность подогрева t_под, число импульсов подогрева и их длительность t_имп, припуск на подогрев Δ_под.

Скорость оплавленияV_опл выбирают из условий получения равномерного распределения температур по сечению деталей в зоне сварки. Она зависит от плотности тока (вторичного напряжения), степени подогрева и марки стали.

Припуск на оплавление Δопл обеспечивает равномерный нагрев по сечению, оптимальное распределение температуры вдоль деталей, образование слоя расплавленного метала на торцах.

Плотность токаj_опл, обеспечивает процесс устойчивого оплавления. Она увеличивается с увеличением теплопроводности металла и uопл„ снижается при сварке с подогревом, а также при сварке деталей большого сечения.

Припуск на осадку Δ ос выбирают из условия удаления нагретого металла и оксидов из стыка.

Удельное давление осадкир_ос зависит от природы свариваемого металла и степени нагрева деталей.

Скорость осадкиV_ос существенно влияет на степень очистки стыка от окисных включений и на пластичность соединений.

Усилие зажатияF_заж выбирают из условия предупреждения проскальзывания деталей в губках при осадке.

Напряжение холостого хода U₂₀ выбирают минимальным, обеспечивающим устойчивое оплавление. Оно обычно составляет 5-10 В.

Установочная длина деталейlо. Обычно при сварке стальных круглых стержней и толстостенных труб lо = (0,7-1,0) d где d - диаметр свариваемых деталей, для медных 2d; для полос lо = (4-5) s, где s - толщина полосы.

При сварке оплавлением с подогревом температуру подогреваT_под выбирают в зависимости от сечения свариваемых деталей и свойств свариваемых металлов.