Способ контактной точечной сварки

О П И С А Н И Е 3I5539

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Завиаимое от авт. овидетельспва №вЂ”

Заявлено 25.Ч.1970 (№ 1442835/25-27) с првсоединением зая|вки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 30.XI.1971

МПК В 23k 11/10

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.791.763.1 (088.8) Авторы изобретения

Б. Д. Орлов, Е. Г. Антонов, В. Г. Подлесных, А. А, Чакалев и Г. П. Царьков

Заявитель

СПОСОБ КОНТАКТНОИ ТОЧЕЧНОИ СВАРКИ

Изобретение относится к области точечной и роликовой контактной сварки металлов.

Известен способ точечной сварки с применением возрастающего сварочного усилия и ковочного усилия после окончания импульса сварочного тока. Однако на практике такой способ, или циклограмму процесса, почти не используют. Это объясняется тем, что выбор оптимального соотношения величины начального и конечного сварочного давления, которое, в свою очередь, очевидно, зависит от момента повышения давления, весьма затруднителен. Поэтому циклограмма известного типа используется лишь при сварке материала предельной для данного типа оборудования толщины, с тем чтобы увеличить тепловыделепие на начальной стадии за счет повышения сопротивления зоны сварки при малом начальном усилии сжатия. В ocTBJIbHblx случаях усилие при сварке выбирают постоянным.

Величина усилия сжатия должна быль достаточной, чтобы обеспечить получение номинального ядра и исключить выплеск металла.

В связи с этим усилие должно быть достаточно большим на конечной стадии процесса, когда ядро достигает максимальной величины и возникает опасность выплеска металла.

При существующих способах сварки с постоянным усилием приходится уже в начальной .,стадии процесса прикладывать усилие такой величины, которая Ilo существу необходима лишь на конечной стадии процесса. Это определяет следующие недостатки, характерные для всех известных способов сварки: наличие больших зазоров в околошовной зоне и вмятин от электродов, что снижает усталостную прочность соединений и ухуд шает аэродинамические качества поверхности; быстрое увеличение площади контакта электрод-деталь за счет больших начальныx давлений, что снижает эффективность нагрева н увеличивает расход электроэнергии.

Стремление несколько снизить величину усилия сжатия, как правило, приводит к noI5 явлению конечных выплесков.

Существует предположение о необходимости плавного повышения сварочного усилия, основанное на природе образования соединения при точечной сварке. Однако в настоящее

20 время не .известна оптимальная программа изменения сварочного усилия, которая должна, очевидно, зависеть от свойств материала и технологических факторов. Выбор программы черезвычайно сложен. Она не может быть получена расчетным путем вследствие математических трудностей (нелинейность задачи и т. д.). Задача облегчается лишь в тех случаях, когда заранее известно изменение плотности тока, не зависящее от теплового состояния металла, но, естественно, определяющее

315539

5 !

О

45

65 его (стыковая и рельефная сварка). В этих случаях сварочное усилие изменяют прямо пропорционально сварочному току. Для точечной сварки эти способы не пригодны, так как тепловое состоянис металла при точечной сварке определяется не только амплитудой и формой импульса тока, но и в значительной мере изменением размеров контактов электрод-деталь в процессе нагрева материала.

Предлагаемый способ сварки устраняет недостатки известных методов точечной и роликовой сварки. Это достигается за счет того, что начальное усилие сжатия задают равным

10 — 30% конечной его величины н изменяют сго в процессе нагрева. При этом программа изменения сварочного усилия выбирается нгдентично кривой изменения усилия, достаточного для преодоления сопротивления пластической деформации свариваемого металла, определяемой осциллограммой усилия, с которым образец свариваемого металла воздействует на жестко закрепленные электроды за счет теплового расширения. В заключительной трети времени нагрева для уменьшения вероятности выплеска усилие сжатия дополнительно повышают по линейному закону до величины, превышающей на 50 — 70% конечное сопротивление пластической деформации.

На чертеже приведена оптимальная циклограмма процесса сварки; сплошной линией показана кривая .импульса сварочного тока, а пунктирной — типичная программа изменения усилия сжатия деталей, полученная по предлагаемому способу.

Обозначения приняты следующие: а — начальное усилие сжатия; б — усилие, достаточное для преодоления сопротивления пластической деформации; в — линейное повышение сварочного усилия; г — ковочное усилие; д — усилие, достаточное для преодоления конечного сопротивления пластической деформации;

1 — время сварки.

То, что предлагаемая программа изме! сния усилия сжатия является оптимальной, объясняется следующим образом. Для устойчивого протекания процесса формирования сварного соединения, характеризуемого отсутствием выплеска металла, необходимо соответствие между скоростями на рева и деформации металла. Отсюда следует, что с увеличением скорости нагрева необходимо повышение скорости роста усилия сжатия. Оптимальная скорость нарастания должна oiipcделяться, исходя из изменения сопротивления пластической деформации металла в процессе точечной сварки. Эта характеристика является технологическим свойством сварпвасмого материала и не может быть получена аналитическим путем вследствие па Ir«rrrrr большого числа взаимосвязанных факторов (радиус электрода, состояние поверхности, процессы саморегулирования нагрева и т. д.) Согласно предложенному способу, величина и характер изменения усилия, достаточного для преодоления сопротивления пластической деформации могут быть получены, если в процессе точечной сварки устранить каким-либо образом подвижность электродов машины (например, заклиниванием верхнего подвижного электрода или с помощью специальных устройств для сжатия деталей) .

В этих условиях нагрев и тепловое расширение металла приводят к возрастанию усилия сжатия. Однако величина возможного повышения усилия ограничивается пластической деформацией материала. В итоге усилие, с которым нагреваемый материал i:îçäåéñòвует на электроды, отражает изменения сопротивления пластической деформации свариваемой точки. Эта характеристика может быть получена экспериментально в виде осциллограммы усилия сжатия при сварке образцов по указанной методике.

Очевидно, изменение усилия сжатия деталей по полученной кривой изменения усилия, достаточного для преодоления сопротивления пластической деформации точки, является оптимальным, в особенности в начальной и средней стадии, так как обеспечивается соответствие между характсрогм нагрева и деформации металла.

Учитывая, что выплеск мсталла обычно происходит в заключительной трети вре ieiiн нагрева, а также учитывая тот факт, гго величина усилия, развиваемого сваривасмь:м материалом по предложенному способу, не достаточна для подавления выплеска при сварке металла толщиной свыше 2,0 я.я, нсобходимо дополнительно увеличить усилие сжатия в заключительной трети Bpeiireни нагрева на 50 — 70% по сравнению с конечной величиной усилия, достаточного для преодоления сопротивления пластической деформации.

Предмет изобретения

Способ контактной точечной сварки с применением возрастающего сварочного усилия и ковочного усилия после окончания импульса сварочного тока, отлича ощийсл тсм, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет устранения выплеска металла, начальное сварочное усилие задают равным

10 — 30% конечной его величины и изменяют в процессе сварки по кривой изменения усилия, достаточного для преодоления сопротивления пластичсской деформации металла свариваемой точки, определяемой осциллограммой усилия, с которым образец свариваемого металла воздействует на жестко закреплепныс электроды, а в заключительной трети времени нагрева усилие дополнительно повышают по линейному закону до величины, превышающей на 50 — 70% усилие, достаточное для преодоления конечного сопротивления пластической деформации металла.

3I5539

Составитель А. Городнова

Редактор Н. Михайлова Тепрел А. А. Камышникова Корректор О.

Заказ 436/1807 Изд. № 1271 Тираж 473 Подписное

11НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»