Каталог организаций

Свариваемость при контактной точечной и шовной сварке

Под свариваемостью понимают способность материала образовывать прочные соединения, не уступающие по своим свойствам основному металлу, но при использовании оптимальных технологических параметров и процессов. Этот параметр не является неизменным, т.к. в процессе совершенствования технологий плохо свариваемые детали переходят в удовлетворительно свариваемые и в хорошо свариваемые. На свариваемость оказывают влияние свойства материала, деформирования и охлаждения.

На свариваемость при точечной, шовной сварке влияют следующие особенности:

1. химический состав металла литой зоны не меняется, т.к. расплавленный металл надежно изолирован от взаимодействия с атмосферными газами.

2. высокое давление в зоне сварке практически исключает возникновение и развитие газовой пористости.

3. Усилие сжатия и напряжённое состояние может изменяться в течение цикла сварки в широких пределах.

Это обеспечивает возможность избежание трещин и др. несплошностей в металле ядра или шва и ОШЗ

4. Точечной и шовной сваркой обычно соединяют детали из одного и того же металла или сплава на основе одного металла.

30XPCA + Сталь 3

Неметаллические соединения Al - Cu, Ni-Fe – твёрдые растворы, а также Ti-Nb, Ni-Cu.

5. степенью изменения свойств соединений можно управлять, контролируя параметры режима сварки.

Для каждого конкретного металла или некоторых соединений можно найти оптимальный режим нагрева и приложения сварочного усилия, т.е. обеспечить повышение качества.

Существующие конструкционные материалы можно разделить на группы по свариваемости:

1. Низкоуглеродистые стали

2. Низколегированные и среднеуглеродистые стали.

30XPCA

3. Легированные стали и сплавы

Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали
12X18H10T

3.2 Жаропрочные сплавы (ЛЭ>50%)

XH75M6TЮ
Сплавы повышенной жаропрочности
ВЖ98
Ni, Mo - повышенное содержание

4. Титановые сплавы

ВТ5

5. Алюминиевые сплавы

AMГ6
Д16АТ
АМЦ

6. Магниевые сплавы

МА2-1

7. Медные сплавы

Бронзы и латуни
Л62, 62% Сu, остальное Zn
ВрЖ2

8. Тугоплавкие металлы

вольфрам
молибден
тантал

9. Композитные металлы

10. Металлокерамика


Анализ физико-химических свойств.


Позволяет установить требования параметров режимов, выполняя которые мы можем получить наилучшию свариваемость.

1. Величина удельного электрического сопротивления при комнатной температуры- ρ0, в значительной степени определяет необходимую величину сварочного тока.

Например, титановые сплавы ρ0 = 100мкОм*см

Коррозионно-стойкие стали ρ0 = 75мкОм*см,

Медные сплавы ρ0 = 4.1-12 мкОм*см

Разница сопротивлений достигает в несколько сотен раз.

Стали ρ0 =40-60мкОм*см



2. Коэффициент теплопроводности-λ

λ – кал/град*с*см или Вт/м

С ним связан коэффициент температуропроводности:

α=λ/Сj (см2/с)

Эти коэффициенты показывают степень рассеивания теплоты в зоне нагрева и оказывают непосредственное влияние на ширину зоны термического влияния. При сварке сплавов с высокой теплопроводностью (Al, Mg, Cu сплавы), у которой λ=0,23-0,38 кал/г*с*см ширина 3ТВ может быть весьма значительной. Для снижения тепловых потерь и уменьшения ширины 3ТВ сварку этих сплавов нужно вести на жёстких режимах.

При сварке низкоуглеродистых сталей можно применять как жесткие, так и мягкие режимы. На жёстких экономиться электроэнергия, на средних- выигрываем сроки службы электродов до перезаточки.

1. Коэффициент линейного или объёмного теплового расширения αl и αv

С его увеличением повышается скорость металла к короблению

Высоким αl и αv обладают нержавеющие и жаропрочные стали.

Ковочные усилия препятствуют расширению металла и обеспечивает дополнительное пластическое деформирование металла в зоне сварки, что уменьшает перемещение металла в ОШЗ и корабление.

1. Температура плавления или температура ликвидуса (начала кристаллизации сплавов) влияет на необходимость затрат теплоты, т.е. силу тока и длительность импульса, а также на температуру в контакте.

2. Интервал кристаллизации. ТИХ- температурный интервал хрупкости

влияет на склонность к образованию горячих трещин. Особенно чувствительны к этим процессам высоколегированные стали. Для предупреждения возникновения дефектов (трещин) рекомендуется поддерживать достаточное давление на металл, путем повышения усилия.

Например, Fков.

3. Предел текучести σt и пластичность металла.

Оценивается величиной относительного сужения ψ. Определяют интенсивность пластической деформации и склонность металла к выплеску. Жёсткий металл при приложении сварочного усилия менее пластичен, микронеровности сминаются хуже, фактическая площадь контакта меньше. Ток потечёт через отдельные микровыступы и быстро их разогреет до t кипения. Кипящий металл выклинит жидкий металл.


Наиболее пластичные материалы - аллюминиевые и магниевые сплавы, чистый титан. Наиболее жёсткие - сплавы на основе Ni, Cr, Mo, W и особенно жаропрочные сплавы. Наибольшие проблемы возникают с жаропрочными сплавами. Чтобы не допустить выплески необходимо применять повышенные сварочные усилия.

Предварительное усилие сжатия обеспечивает начальное формирование контакта между электрод-деталь и деталь-деталь. Подогревной импульс не может сварить деталь с низким амплетудным током, но тепло, выделяемое под электродами способствует повышению пластичности жёсткого металла. Сварочный импульс пропускают, снизив усилия на электродах до значения Fсварки.

В некоторых случаях после сварочного импульса прикладывают ковочное усилие, что обеспечивает более мелкозернистую структуру литого ядра, а также способствует уменьшению сварочных напряжений.

7. Плотность поверхностной окисной пленки.

Алюминий травят NaOH.

Окалина образуется на углеродистых сталях при горячей прокатке.

FeO

Окалина препятствует протеканию сварочного тока. Ее надо удалять: травлением, механической обработкой, щетками, фрезой, болгаркой и пескоструйной или дробеструйной обработкой.

Тип обработки поверхности выбирается в зависимости от свойств окосной пленки материала детали.

Также по теме:

Точечная контактная сварка. Виды точечной сварки.

Шовная сварка. Технология шовной контактной сварки.