Электрическая сварка

Способы получения неразъемного соединения контактной сваркой. Технология изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям. Механизм пластической деформации, понятие о холодном и горячем деформировании, а также условия протекания горячей деформации.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Способы получения неразъемного соединения контактной сваркой

Контактная электрическая сварка относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой (сдавливанием) разогретых заготовок. Характерная особенность этих процессов - пластическая деформация, в ходе которой формируется сварное соединение.

Таким образом, контактная сварка относится к термомеханическому классу сварки.

Физический контакт до термопластического состояния или до оплавления

Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током, причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта. Из-за неровностей поверхности стыка даже после тщательной обработки заготовки соприкасаются только в отдельных точках. В связи с этим действительное сечение металла, через которое проходит ток, резко уменьшается. Кроме того, на поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов и загрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличивают электросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новые точки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т.е. сварка поверхностей.

Контактную сварку классифицируют по типу сварного соединения, определяющего вид сварочной машины: стыковую, точечную и шовную.

Стыковая сварка сопротивлением и с оплавлением

Стыковая сварка - разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности.

Схема контактной стыковой сварки соприкосновения

Свариваемые заготовки закрепляют в зажимах стыковой машины. Зажим 3 установлен на подвижной плите 4, перемещающейся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите 1. Сварочный трансформатор соединен с плитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются, и заготовки сжимаются под действием усилия Р, развиваемого механизмом осадки.

Для правильного формирования сварного соединения необходимо, чтобы процесс протекал в определенной последовательности. Совместное графическое изображение тока и давления, изменяющихся в процессе сварки, называют циклограммой сварки.

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов заготовок до оплавления и последующей осадкой - сваркой оплавлением.



Циклограмма контактной стыковой сварки сопротивлением представлена на рис, 1.3. Перед сваркой заготовки должны быть очищены от оксидных пленок и торцы их плотно пригнаны друг к другу. Для подгонки необходима механическая обработка торцов. Заготовки сдавливаются усилием Р, затем включается ток I, металл разогревается до пластического состояния (но не расплавляется), затем заготовки снова Циклограмма контактной сдавливают (осаживают). В месте сварки образуется стыковой сварки сопротивлением усиление металла.

Сваркой сопротивлением соединяют заготовки малого сечения (до 100 мм2), так как при больших сечениях нагрев будет неравномерным. Сечения соединяемых заготовок должны быть одинаковыми по форме с простым периметром (круг, квадрат, прямоугольник с малым отношением сторон). Сваркой сопротивлением можно сваривать низкоуглеродистые, низколегированные конструкционные стали, алюминиевые и медные сплавы.

При стыковой сварке с оплавлением детали закрепляют в зажимах машины с зазором, затем подключают электрическое напряжение. После этого детали сближают, и в отдельных точках их контакта проходит электрический ток высокой плотности. Зона соединения деталей при этом расплавляется.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, а оксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуется особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением сложной формы, а также заготовки с различными сечениями, разнородные металлы (быстрорежущую и углеродистую стали, медь и алюминий и т.д.).

Наиболее распространенными изделиями, изготовляемыми стыковой сваркой, являются элементы трубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетонная арматура.

Электрическая точечная и шовная сварка

Точечная сварка - разновидность контактной сварки, при которой соединяемые детали свариваются на поверхности их касания в отдельных точках, сжатых электродами.

Схема контактной точечной сварки: 1 - заготовки, 2 - электроды

При точечной сварке заготовки 1 собирают внахлестку и зажимают с усилием Р между двумя медными электродами 2, подводящими ток к месту сварки (рис. 1.4). Соприкасающиеся с электродами поверхности свариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагрев продолжают до пластического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результате образуется литая.

Некоторые типы сварных соединений, выполняемых точечной сваркой, показаны на рис. Точечную сварку применяют для изготовления изделий из низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, алюминиевых и медных сплавов. Толщина свариваемых металлов составляет 0,5-5 мм.

Схема шовной сварки: 1 - заготовки, 2 - электроды

Шовная (роликовая) сварка - разновидность контактной сварки, при которой между свариваемыми деталями образуется непрерывный шов, путем непрерывного или прерывистого пропускания тока между движущимися роликами.

В процессе шовной сварки листовые заготовки 1 соединяют внахлестку, зажимают между электродами-роликами 2 и пропускают ток. При движении роликов по заготовкам образуются перекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошной герметичный шов.

Шовную сварку применяют в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Толщина свариваемых листов составляет 0,3 - 3 мм. Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений и сваривают те же сплавы, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.

2. Технология изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям

Сущность процесса: Используется точная неразъемная разовая модель, изготовленная из парафино-стеариновой смеси, жирных кислот, церезина, пластмасс и других легкоплавких веществ. По этой модели из специальных формовочных смесей изготавливается неразъемная керамическая оболочковая форма. Затем модель удаляют из формы выплавлением, растворением либо выжиганием (когда используется модель из полистирола). После этого форма прокаливается при высоких температурах, а затем в нее заливается жидкий металл.

Основные операции технологического процесса изготовления отливки (рис. 2.1):

Последовательность операций процесса литья по выплавляемым моделям

1) Заливка (запрессовка) парафино-стеаринового состава в жидком или пастообразном состоянии в металлическую пресс-форму 1 (рис. 2.7.1, а), которая затем помещается в бак с водой для охлаждения.

2) Извлечение парафино-стеариновой модели 2 (рис. 2.1, б).

3) Сборка партии моделей на общем станке в блок моделей 3 (рис. 2.1, в) с общей литниковой системой. В один блок объединяют 2 - 100 моделей.

4) Погружение блока моделей 3 в емкость 4 с жидкой формовочной смесью - суспензией 5 (суспензия представляет собой пылевидный кварц в связующем растворе этилсиликата, рис. 2.1, г). При этом на модели образуется слой (менее 1 мм) суспензии. Этот слой обсыпают мелким кварцевым песком 7 в специальной установке 6 (рис. 2.1, д). Затем модельные блоки сушат на воздухе или в парах аммиака (режим сушки: воздух 2…4 часа, в парах аммиака 50…60 минут). Операция с погружением, обсыпкой и сушкой повторяется от 3 до 10 раз, пока толщина стенки формы не достигнет значения 5…8 мм.

5) Удаление парафино-стеариновой модели из полученной формы производится расплавлением в горячей воде (Т=80…90 0С, рис. 2.1, е). Для этого модельный блок погружают на несколько минут в бак 8 с водой 9, которая нагревается устройством 10.

6) Сборка оболочек 12 в контейнере 13 с опорным наполнителем 14 (песок, шамот, просеянные через сито не более 2 мм, рис. 2.1, ж).

7) Прокалка в электрической печи 11 (...