Особенности контактной сварки различных соединений

Сварка деталей малой толщины

 В электронной и приборной промышленностях при производстве схем на печатных платах, гибридных, интегральных микросхем, герметизации корпусов миниатюрных приборов, мембранных коробок, сильфонов и т. п. в большом количестве свариваются детали очень малой толщины (от 0,005 до 0,5 мм) и сечения из различных металлов и сплавов (сталей, алюминиевых, медных и никелевых сплавов и др.).

Сварка деталей малой толщины, называемая микросваркой, имеет ряд особенностей, создающих дополнительные проблемы в технологии и выборе оборудования:

- из-за относительно малого собственного сопротивления деталей и малых сварочных усилий резко возрастает роль контактных сопротивлений как источников теплоты;

- нередко в контактах электрод-деталь выделяется почти столько же теплоты, сколько в сварочном контакте;

- исключительная жесткость режима сварки повышает чувствительность процесса к выплескам, массопереносу, увеличению рассеяния показателей прочности;

- большое разнообразие форм, размеров, сочетаний толщины и материалов деталей создает сложности металлургического порядка и затрудняет нахождение оптимальных режимов сварки;

- более резкое влияние различных переменных факторов на качество сварных соединений (состояния поверхности, F_СВ, d_Э, t_СВ, перекос электродов, их неточная установка и взаимный сдвиг, массоперенос, большая крутизна нарастания 1_св, инерционность механизма сжатия, изменения сопротивления сварочного контура машины и др.).

Все это усложняет получение высококачественных соединений миниатюрных узлов.

Для получения соединений стабильного качества без повреждения деталей необходимы:

1) строгое дозирование количества энергии, расходуемой на каждую сварку (во избежание непровара или прожога), в сочетании с небольшим, но точно контролируемым F_ce; малое усилие необходимо для того, чтобы тепло выделялось в основном в зоне контакта между деталями за счет относительно большого контактного сопротивления, а постоянство F_ce требуется в связи с тем, что при малых усилиях г_к изменяется очень резко;

2) малая продолжительность импульса тока, способствующая концентрации тепловыделения в зоне соединения деталей, уменьшающая их общий нагрев, что облегчает сварку разноименных материалов.

Этим условиям наиболее полно отвечают конденсаторные машины, осуществляющие сварку импульсом тока, получаемым во вторичной обмотке сварочного трансформатора при разряде конденсаторов на его первичную обмотку. Продолжительность импульса сварочного тока измеряется тысячными долями секунды. С увеличением коэффициента трансформации сварочного трансформатора сварочный ток уменьшается, а длительность импульса соответственно растет. Этим способом регулируется жесткость режима конденсаторной сварки. На конденсаторных машинах успешно свариваются разноименные материалы, например никель с молибденом, вольфрамом и платинитом; медь с латунью и бронзой; титан с молибденом и вольфрамом и многие другие.

Высокую устойчивость качества микросварки удается обеспечить лишь при ужесточении требований к машине (в отношении постоянства параметров, малой инерционности механизма сжатия, достаточной жесткости сварочного контура), к технологии (в отношении тщательной отработки всех элементов технологического процесса, выбора оптимального режима, широкого использования контрольных приборов), к квалифицированному обслуживанию машин (в отношении регулярной проверки состояния сварочного контура, особенно его контактов, механизмов сжатия и других систем).

Сварка деталей большой толщины

 При толщине деталей более 10 мм возникает ряд трудностей: большое шунтирование тока в ранее сваренную точку, сильный нагрев и смятие рабочей поверхности электродов, склонность к появлению в ядре крупных дефектов усадочного происхождения. К тому же обработка поверхности и точная сборка деталей представляют дополнительную проблему. Поверхность обрабатывают вращающимися щетками или дробью. Сборку обычно ведут в приспособлениях с мощными зажимами и фиксаторами.

Для уменьшения шунтирования точечную сварку выполняют с увеличенным шагом. Например для деталей из конструкционных сталей толщиной 10 мм t_ш = 100...120 мм. Для снижения температуры электродов используют жесткие режимы или пульсирующий нагрев с постоянным сварочным усилием. Такой цикл уменьшает среднюю температуру рабочей поверхности (за счет охлаждения электродов во время паузы) и в то же время накапливает теплоту в сварочном контакте деталей. Для предупреждения усадочных дефектов применяют ковочное усилие (циклограмма б, рис. 3.9). Имеются примеры сварки деталей толщиной 30 мм.

Сварка пакета из трех и более деталей

Такое сочетание осложняет процесс из-за появления дополнительных контактов и трудности надежного проплавления тонких наружных элементов.

При сварке пакета необходимо иметь литое ядро, которое обеспечивает проплавление всех деталей вне зависимости от соотношения толщин.

Если с внешней стороны находятся более толстые или близкие по толщине детали, точечную и шовную сварку выполняют без особой сложности со сквозным проплавлением центральной (рис. 3.13).

Рис 3.14. Соединение пакета из трех деталей

В пределах соотношения толщин 1:3 качество сварки получается удовлетворительным, однако стабильные результаты определяются хорошей подготовкой поверхности и сборкой с минимальными зазорами. При расположении снаружи тонких деталей применяют жесткие режимы. В сложных случаях используют технологические способы управления смещением плоскости теплового равновесия, как при сварке деталей неравной толщины.