Способ контактной стыковой сварки импульсным оплавлением Советский патент 1982 года по МПК B23K11/04 

(54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ИМПУЛЬСНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ

1

Изобретение относится к сварке, в частности к способам контактной стыковой сварки импульсным оплавлением, и может применяться в различных отраслях машиностроения.

В промышленности применяются контактная стыковая сварка сопротивлением, контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением и контактная стыковая сварка импульсным оплавлением.

При сварке сопротивлением торцы деталей сжимают и через детали пропускают ток. При прохождении место контактирования и торцы деталей разогреваются. По достижении определенной температуры торцов деталей производят осадку (сдавливание). В результате происходит сварка fl).

При сварке сопротивлением нагрев происходит очень неравномерно, с тем большим перепадом температур по сечению, чем больше сечение свариваемых деталей. В связи с неравномерным нагревом торцов деталей качественное сварное соединение получить довольно трудно. Это одно из основных причин, ограничивающих практическое применение сварки сопротивлением. Сваркой сопротивлением сваривают детали малого сечения (проволоки).

При сварке непрерывным оплавлением к сваривае.мы.м деталям прикладывают напряжение и сближают их. По мере сближения деталей на их торцах возникают контакты, через детали начинает проходить ток. В местах контактирования выделяется тепло и при перегреве контактов происходит их разрушение (взрыв). При сближении деto талей непрерывно происходит процесс образования и взрывов контактов, а торцы деталей разогреваются. По достижении необходимого нагрева торцов деталей производят осадку. Так как места контактирования по торцам деталей непрерывно меняются, то

15 достигается равномерный нагрев.

Равномерный нагрев, а также образование паров металла при взрывах, koTOpoe затрудняет доступ кислороду воздуха к торцам деталей, обеспечивают качественное сварное соединение.

20

Однако данный способ имеет свои недостатки. Например, при непрерывном оплавлении имеют место большие потери металла деталей и тепла за счет выброса горячего металла при взрывах контактов. Кроме того, торцы деталей перед осадкой имеют большие кратера (впадины, образовавшиеся при взрывах контактов), что требует увеличения деформации при осадке и увеличения усилий осадки.

При сварке импульсным оплавлением одна из деталей сове)5шает возвратно-поступательные колебательные движения в направлении сближения и разведения деталей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контактной стыковой сварки импульсным оплавлением, при котором в процессе оплавления по крайней мере одной из свариваемых деталей сообщают колебательные движения и после разогрева деталей включают осадку.

При таком способе сварки уменьшаются потери металла на оплавление, уменьшаются кратеры, а также повышается производительность сварки 2.

Однако при таком способе сварки импульсным оплавлением, особенно когда частота колебательны.х движений меньп е 20 Гц, наблюдается нестабильность качества сварных соединений. Исследование известного способа показало, что в каждом периоде колебательных движений одной из свариваемых деталей можно выделить два характерных полупериода: полупериод сближения свариваемых деталей и полупериод разведения. В полупериод сближения происходит образование контактов между торцами деталей, нагрев их и взрывы, а также укрупнение контактов. .В полупериод разведения крупные контакты уменьшаются в размерах и взрываются.

В большинстве случаев последние контакты взрываются до окончания полупериода разведения. Следовательно, при тако.м способе сварки имеются перерывы в прохождении тока в полупериоды разведения деталей. Исследования показали, что сварные соединения имеют пониженное качество тогда, когда осадка включается в полупериод, разведения и при этом был перерыв в прохождении тока. Для стабилизации качества сварных соединений требуется увеличить частоту колебательных движений. Это приемлемо только для сварки деталей на сравнительно малых контактных стыковых машинах.

При сварке деталей сечением от 5000 до 15000 мм для получения стабильности качества сварных соединений перед осадкой производят непрерывное оплавление, отключив колебательное движение. Однако такой комбинированный способ сварки неприемлем для сварки компактных деталей больших сечений - на торцах деталей образуются большие кратера, что приводит к образованию в сварных соединениях дефектов типа «линз.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контактной стыковой сварки импульсным оплавлением, при котором в процессе оплавления по крайней мере одной из свариваемых деталей сообщают колебательное движение и после разогрева деталей включают осадку, включение осадки осуш,ествляют в тот момент колебательного движения, когда детали сближаются.

Одним из условий образования качественных сварных соединений является наличие сварочного тока в момент перед осадкой. Сварочный ток проходит по деталям как при сближении, так и при разведении деталей при их относительном колебательном движении. При разведении деталей плошадь контактов уменьшается и процесс оплавления (взрывы контактов) происходит с нарастаюшей скоростью, а количество контактов уменьшается. Обычно последние контакты взрываются еше до окончания разведения.

При сближении деталей по .мере взрывов контактов образуются новые и процесс оп лавления, после образования контактов продолжается весь полупериод сближения деталей.

Включая осадку в тот момент колебательных движений, когда детали сближаются, исключают возможность перерыва прохождения тока перед осадкой, что способствует образованию качественного сварного соединения. Кроме того, при включении осадки в момент, когда детали сближаются, увеличивается начальная скорость осадки, что

5 также снособствует образованию качественного сварного соединения.

Предлагаемый способ контактной стыковой сварки осуществляется на серийной

д машине К-190П при сварке валов из низколегированной стали со сваривае.мым сечением 16000 мм2. При этом сварочное напряжение устанавливается 7,6 В, давление в гидросистеме составляет 110 кг/см, а величина осадки 12 мм. Сварка проводится

5 на различных частотах от 10 до 20 Гц, а в процессе сварки одного вала на изменяется. Колебания осуществляются при помощи гидроцилиндров машины, управляемых электрогидравлическим усилителем УЭГ-80.

Q Сигнал на УЭГ-80 поступает с задающего генератора.

После подачи команды на осадку генератор в то время, когда сигнал его соответствует движению детали вперед, через промежуток времени, равный 1/2 длительности

5 этого сигнала, формирует постоянный во времени сигнал осадки. Тем самым осадка включается в тот момент, когда детали сближаются. Все сварные валы подвергаются механическим испытаниям на статический изгиб и растяжение. Результаты механических испытаний показывают высокое качество всех образцов. В сварных соединениях, полученных на тех же режимах, но без согласования включения осадки с фазой колебательного движения, обнаружены дефекты типа окисных плен. С увеличением частоты колебательных движений количество дефектов уменьшается. Предлагаемый способ контактной стыковой сварки наиболее эффективен при сварке ответственных деталей с компактным сечением свыше 20000 мм. При сварке коленвалов мощных дизелей применение указанного способа позволит получить годовой экономический эффект свыше 30000 руб. Формула изобретения Способ контактной стыковой сварки импульсным оплавлением, при котором в процессе оплавления, по крайней мере одной из свариваемых деталей сообш.ают колебательные движения и после разогрева деталей включают осадку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, включение осадки осуществляют в тот момент колебательного движения, когда детали сближаются. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гельман А. С. Технология и оборудование контактной электросварки. М., Мащгиз, 1960, с. 60-62. 2.Авторское свидетельство СССР № 226052, кл. В 23 К 11/04, 1976 (прототип).