Сущность процесса рельефной сварки

 

 

 

Рис. 6. Электрод-штамп  для групповой рельефной сварки криволинейных деталей:

А — свариваемые  детали; Б — отверстия охлаждающих  каналов; В — медновольврамовые  пластины; Г — резьбовые вставки; Д — стальные упорные винты. 

 

 

 

 

3.Используемое оборудование

Рельефная машина (машина рельефной сварки)переменного тока отличается от точечных машин конструкцией электродной части и более жестким корпусом. Рельефные машины низкочастотной контактной сварки предназначены для сварки током низкой частоты деталей ответственного назначения из коррозионно-стойких, низкоуглеродистых, жаропрочных сталей и сплавов.

Типичная машина рельефной сварки МРН-24001 имеет следующую конструкцию (рис 4). На верхнем кронштейне 9 корпуса 10 установлен пневмопривод 8, на ползуне которого закреплена верхняя контактная плита 5, соединенная с выводными колодками силового сварочного трансформатора жесткими 4 и гибкими 7шинами. Нижняя контактная плита 3, установленная на столе 2, соединена с выводными колодками сварочного трансформатора жесткими шинами /, допускающими при отпущенных болтах подъем или опускание стола 2 с целью изменения величины раствора. В рельефных машинах нового поколения выверка параллельности верхней и нижней электродных плит осуществляется не прокладками, как было в машинах прежних выпусков, а с помощью четырех резьбовых втулок <5, при вращении которых при отпущенных контргайках верхняя плита устанавливается параллельно нижней. Внутри корпуса машины расположен сварочный трансформатор, переключатель ступеней 12, рукоятки 11 которого выведены наружу, и другие элементы электрооборудования. Рельефная машина комплектуется шкафом типа ШУ-439. 

Рис 4. Сварочное оборудование рельефной  сварки                              [3]                             

 

4.Преимущество и недостатки рельефной сварки

рельефная сварка обладает рядом достоинств, главными из которых  являются:

высокая производительность , поскольку число одно временно свариваемых точек одним импульсом  тока достигает 15. ..20 и более;

компактность сварных  узлов, так как шаг между точкам и при рельефной сварке может  быть меньше, чем при точечной, а  сами рельефы могут располагаться  ближе к кромке деталей;

возможность сварки окисленного  металла, поскольку при штамповке  рельефа оксидная пленка частично разрушается, чему также способствует высокое  удельное давление, развиваемое на стадии сжатия;

возможность сварки деталей  весьма различных толщин и сечения  и из материалов с очень разными  теплофизическими свойствами;

возможность легирования  металла литого ядра при рельефной  сварке через вставки или прокладки;

повышенная стойкость  электродов при рельефной сварке по сравнению с точечной;

машины для рельефной  сварки по конструкции проще, чем  многоэлектродные.

В то же время рельефной  сварке присущи некоторые недостатки, которые необходимо учитывать при разработке технологии сварки, элементов сварочного оборудования и при оценке технико-экономической целесообразности ее применения.

К таким недостаткам следует  отнести :

более высокую вероятность  возникновения выплесков металла  в момент включения сварочного тока, для предупреждения которых целесообразно  применять импульсы тока с плавным  нарастанием, увеличивать начальную  силу сжатия, использовать машины с  малой массой подвижных частей и  направляющими, снабженными подшипниками качения;

сложность конструкции сварочной  головки и механизма сжатия пpи  одновременной сварке нескольких рельефов;

усложнение конструкции  электродов и их эксплуатации особенно при многорельефной сварке;

необходимость создания рельефов штамповкой, высадкой или точением, что связано с дополни- тельными затратами, окупающимися лишь в условиях массового производства.                          [4;2]

 

 

5.Область применения

 

Рельефная сварка применяется для соединения деталей из сталей, титановых сплавов, цветных металлов высокой твердости, a также в приборостроении пpи соединении деталей малых сечений и толщин из разноименных металлов (сплавов), в т.ч. с покрытиями.

В зависимости от конструкции  и взаиморасположения свариваемых  деталей различают три группы рельефных соединений (рис. 2): нахлесточные, тавровые и крестообразные.

Наиболее широко применяют  сварку листов внахлестку со штампованными  рельефами (cм. рис. 2, a - в ). Для сварки листов из сталей,  титановых сплавов используют одиночный круглый рельеф сферической формы (а).

При малой длине нахлестки  применяют рельефы удлиненной формы (6), что позволяет получить необходимую  площадь, а следовательно, и прочность соединения. Для сварки металла тoлщинoй 0,4. .. 0,6 мм рекомендуются кольцевые рельефы (в), которые обладают повышенной прочностью и мало сминаются под действием силы сжатия до включения тока.

При сварке алюминиевых и  других сплавов (например, медно-цинковых и медноникелевых) с малой жаропрочностью хорошо использовать сплошные рельефы, создаваемые горячей высадкой в  процессе формообразования детали (см . рис. 2, г) . Такие рельефы характеризуются  повышенной стойкостью и позволяют  получать сварные соединения с формированием литого ядра. При рельефной сварке деталей различной толщины (например, специальных гаек с листом) компактные рельефы разнообразных формы и высоты получают холодной высадкой, располагая их у края гайки для облегчения закрытия зазора между деталями (см. рис. 2, д ). Для миниатюрных деталей из разноименных металлов малой толщины <0,3 ...0,4 мм ) целесообразно изготовлять рельефы в виде пирамид треугольного (е) или трапецеидального сечения , размещая их на детали с более высокой тепло- , электропроводностью. При этом общая площадь свариваемой поверхности с рельефами может составлять ≤1мм².

Рельефную сварку пластин  толщиной 10. ..25 мм и более, когда штамповка  рельефов затруднительна, имеет смысл  осуществлять с применением вставок (см. рис. 2, ж) из листа круглой или  продолговатой формы диаметром (0,5.. .0,6)s и тoлщинoй (0,12...0,15)s.

Пpи необходимости вставка  может быть из другого пo составу металла, что позволяет улучшить свариваемость и легировать металл литого ядра. Иногда рельефы -вставки изготовляют в виде проволочных колец (p), шариков и шайб (и).

Широкое применение нашла рельефная сварка тавровых соединений (см . риc. 2, к- с) , когдa одна из деталей своей торцовой поверхностью приваривается к развитой поверхности другой детали. Различают два вида тавровых соединений : торцовые и соединения с острой гранью. У торцовых соединений рельеф имеет сферическую (к) или конусную форму (л) . С помощью кольцевых рельефов можно сваривать втулки и трубы с листом с образованием герметичного соединения (см. риc. 2, м , Н ) . Герметичные тавровые соединения можно получить и при вваривании деталей в отверстие листа или трубы методом острой грани (о - с).

Еще одной до вольно распространенной разновидностью рельефной сварки является сварка вкрест проволоки, стрежней и  труб (см. риc. 2, т, у, ф). Рельеф в этом случае создается естественной формой свариваемых деталей.

Сварка нахлесточных соединений. Основными параметрами нахлесточных соединений со щтампованными круглыми рельефами сферической формы (рис. 3 , а), согласно ГОСТ 15878- 79 являются диаметр  литой зоны d, величина проплавлeния h и hl , величинa нахлестки B и расстояние oт центра рельефа до края нахлестки. Этот стандарт регламентирует основные размеры для двух групп сварных  рельефных соединений : А и Б. Соединения группы A имеют больший диаметр  литого ядра, большую величину нахлестки  и обладают более высокой прочностью пo сравнению c соединениями группы Б.

Подготовка поверхности  деталей под рельефную сварку включает в себя такие же операции, как при точечной сварке. Применительно  к листовым нахлесточным соединениям  травление или механическую обработку  поверхности проводят дештамповки  рельефов.

Изготовление рельефов целесообразно  совмещать с формовкой детали при eе штамповке или вырубке. Это позволяет повысить точность штамповки рельефов и одновременно снизить трудоемкость изготовления детали.

При изготовлении штамповкой круглых рельефов сферической формы (см. рис. 3, а; для металла толщинoй 0,4 ... 6 мм при меняют сменные матрицы  и пуансоны (штампы). Инструмент для  штамповки изготовляют из сталей У10А, Х12М с термообработкой, обеспечивающей твердость 58...60 HRC. Для металла толщиной дo 1,2 мм допуск на диаметр рельефа  ±0, 1 мм и высоту ±0,05 мм, для больших  толщин соответственно ±0,15 и ±0, 12 мм. Размеры рельефов, разработанных  в разных организациях, существенно  разнятся.

Однако, как показали исследования, прочность сварных соединений при  этом практически одинакова. Штамповку  выполняют пуансонами в форме  усеченного конуса (угол α =45 . .. 90°) или  конуса (угол α =30°) со сферической вершиной (r = 0,75s + 0,2мм). Диаметр рельефа d_p и его высота h_p зависят от толщины детали s или диаметра литого ядра d и для соединений гpуппы А пo ГОСТ 15878-79 могут быть ориентировочно определены из соотношений:

d_p =(1,8 2)s + 1 мм; h_р =(0,37 0,4)s + 0,3 мм;

d_р = (0,6 0,8)d; h_p = (0,2 0,3)d_p

Для получения соединений группы Б размеры рельефа уточняют. Следует иметь в виду, чтo диаметр  литого ядра зависит oт параметров режима сварки и обычно на 20...50% больше dp с учетом требуемой прочности соединения.

К недостаткам штампованных рельефов нужно отнести их относительно невысокую стойкость (жесткость) при  использовании для сварки пластичных металлов и сплавов с малой  жаропрочностью. В этих случаях применяют  более жесткие сплошные рельефы  без лунки (см. рис. 3, 6). Поскольку  металл рельефа при его смятии остается между деталями, резко увеличиваются  диаметр контакта и зазор между  деталями. Поэтому рекомендуется  размеры сплошных рельефов уменьшать  на 20 ...30 % пo сравнению со штампованными.

 

 

Рис. 2. Основные группы рельефных соединений.

 

 

 

 

Рис. 3. Типичные формы рельефов.                      [5;1]                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. http://www.osvarke.com/reljefnaya-svarka.html.

2. Гилевич В.А. «Технология и оборудование рельефной сварки» -Л. 1978г.

3. Кабанов Н. С. «Сварка на контактных машинах» — М.: Высш. школа, 1979.— 215 с.

4. Гуляев А.И. «Технология  и оборудование контактной сварки», Машиностроение 1985г.

5. Орлов Б.Д., Машет М.  «Технология, оборудование  контактной  сварки» - учебник для вузов  1986г.