СПОСОБ ОДНОСТОРОННЕЙ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ Российский патент 2004 года по МПК B23K11/11 

Изобретение относится к односторонней контактной точечной сварке и может быть использовано в машиностроении и приборостроении.

Известен способ односторонней контактной точечной сварки, включающий один импульс сварочного тока в мягком режиме с повышенным усилием сжатия электродов (F_CB) и использующий плавное нарастание сварочного тока [Чулошников П. Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1974, с. 140-141].

Недостатком этого способа вследствие низкого сопротивления ветви шунтирования по сравнению со сварочной ветвью является большой ток шунтирования, который приводит к уменьшению проплавления нижней детали и, тем самым, снижает качество сварного соединения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ односторонней контактной точечной сварки с подогревом, включающий два импульса тока, первый из которых нагревает верхнюю свариваемую деталь, тем самым увеличивая ее электрическое сопротивление, а второй формирует сварные точки при уменьшенном токе шунтирования [Орлов Б. Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки: Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986 г., с. 116].

Известный способ частично решает задачу по снижению тока шунти-рования и увеличению проплавления нижней детали, однако его эффективность незначительна ввиду того, что во время прохождения подогревающего импульса тока наряду с верхней деталью значительно нагревается и нижняя свариваемая деталь.

В основу изобретения положена задача уменьшения тока шунтирования и увеличения проплавления нижней детали за счет более избирательного нагрева верхней детали, что ведет к повышению качества сварного соединения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе односторонней контактной точечной сварки, включающем сжатие деталей электродами и пропускание двух импульсов тока, первый из которых нагревает верхнюю свариваемую деталь, а второй формирует сварные точки, согласно изобретению, применяют переменное значение усилия сжатия электродов, причем вначале детали сжимают усилием сжатия электродов, составляющим 40-80% от номинального, затем пропускают подогревающий импульс тока, далее усилие сжатия электродов доводят до номинального и подают сварочный импульс тока.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема односторонней контактной точечной сварки; на фиг.2 - циклограмма способа односторонней контактной точечной сварки.

Способ сварки осуществляется в следующей последовательности операций.

Вначале к деталям 1 и 2 прикладывают пониженное на 40-80% от номинального усилия сжатия электродов при сварке F_СВ усилие сжатия электродов при подогреве F_ПОД и пропускают подогревающий импульс тока I_ПОД. Так как пониженное усилие на электродах в начальный момент времени F_ПОД недостаточно хорошо формирует сварочные контакты деталь - деталь, их электрическое сопротивление Z_СВ будет высоким. Высокое сопротивление контактов обуславливает увеличение значения сопротивления всей ветви, по которой пойдет сварочный ток. При включении подогревающего импульса тока I_ПОД общий ток I₂ перераспределится таким образом, что основная его часть будет протекать по верхней детали 1 (I_Дl), значительно ее нагревая. Одновременно, за время протекания I_ПОД происходит нагрев, а значит, и стабилизация сварочных контактов (снижение величины электрического сопротивления Z_СВ и разброса их значений).

После этого за время паузы между двумя импульсами t_П усилие сжатия электродов доводят до номинального значения (F_СВ). Таким образом, еще более снижается сопротивление сварочных контактов. Одновременно за счет теплопроводности температурное поле в деталях несколько выравнивается.

После повышения усилия сжатия электродов (до номинального) подают сварочный импульс тока I_ПОД, формирующий сварные точки. За время t_ПОД+t_П электрическое сопротивление верхней детали возрастает из-за увеличения удельного электросопротивления нагретого металла и увеличения ширины растекания тока по детали. Поэтому основная часть сварочного импульса тока I_СВ потечет по нижней детали 2 (I_Д2), участвуя в образовании сварной точки и увеличивая проплавление нижней детали.

Модуляция переднего фронта подогревающего импульса тока I_ПОД способствует снижению вероятности возникновения выплеска.

Оптимальное значение F_ПОД составляет примерно 50% от номинального сварочного усилия F_СВ. При Р_ПОД ≥ 40% от F_СВ наблюдается сильный начальный выплеск, ведущий к невозможности сварки. При F_ПОД ≥ 80% от F_СВ заметного снижения тока шунтирования по сравнению с прототипом не происходит.

Пример. Производили сварку деталей толщиной 2+2 мм из стали 08пс по прототипу и предлагаемому способу. Режим сварки: I_ПОД=10 кА, I_СВ=24 кА, t_ПОД=0,2 с, t_П=0,2 с, t_СВ=0,4 с, F_СВ=500 кгс (фиг.2). При сварке по предлагаемому способу величину F_ПОД принимали равной 40% от F_СВ, 50% от F_СВ и 80% от F_СВ. При этом величина тока шунтирования I_Д1 при прохождении сварочного импульса тока I_СВ при сварке по прототипу составила ≈11 кА, при сварке по предлагаемому способу при F_ПОД=40% от F_СВ наблюдали сильный начальный выплеск, при F_ПОД=50% от F_СВ величина I_Д1 составила ≈8,5-9 кА, что привело к увеличению проплавления нижней детали, т.е. повышению качества сварного соединения. При F_ПОД=80% от F_СВ величина I_Д1 составила ≈10,5-11 кА, т.е. заметного снижения тока шунтирования не наблюдали.

Применение данного способа повышает качество сварного соединения.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить качество сварного соединения путем уменьшения значения тока шунтирования и увеличения проплавления нижней детали. Это достигается путем применения цикла сварки с двумя импульсами тока и переменным усилием сжатия. Первый импульс тока при пониженном на 40-80% от номинального усилии сжатия электродов нагревает преимущественно верхнюю деталь, повышая ее электрическое сопротивление. Второй, сварочный, импульс обеспечивает получение сварной точки заданных размеров при номинальном усилии сжатия, причем значение тока шунтирования, текущего по верхней детали, уменьшается из-за нагрева верхней детали. 2 ил.

Способ односторонней контактной точечной сварки, включающий сжатие деталей электродами и пропускание двух импульсов тока, первый из которых подогревающий нагревает верхнюю свариваемую деталь, а второй сварочный формирует сварные точки, отличающийся тем, что применяют переменное значение усилия сжатия электродов, причем вначале детали сжимают усилием сжатия электродов, составляющим 40-80% от номинального, затем пропускают подогревающий импульс тока, далее усилие сжатия электродов доводят до номинального и подают сварочный импульс тока.