Особенности технологии рельефной сварки

Типы соединений. При рельефной сварке по сравнению с точечной увеличивается производительность процесса, уменьшается размер нахлестки, улучшается внешний вид сварного соединения, повышается стойкость электродов, расширяется область применения контактной сварки. В ряде случаев рельефной сваркой заменяют менее экономичные способы сварки плавлением.

Рельефную сварку обычно применяют для соединения стальных деталей, реже — для соединения деталей из цветных металлов.

Наиболее широко распространена рельефная сварка нахлесточных соединений из листовых металлов с рельефами различной формы, полученными холодной штамповкой. Обычно используют круглый рельеф (рис. 4.13, а), обеспечивающий необходимую жесткость для восприятия сварочных усилий при нагреве. Нагрев и последующее формирование литого ядра точки в таком соединении происходят равномерно от периферии к центру. Инструмент для таких рельефов проще изготавливать и восстанавливать при ремонте. Для увеличения площади сварки, когда нельзя увеличить число круглых рельефов и размеры нахлестки ограничены, применяют рельефы продолговатой формы (рис. 4.13, б). Герметичное соединение обеспечивает кольцевой рельеф (рис. 4.13, в).

При изготовлении крепежных изделий рельефы получают холодной высадкой (рис. 4.13, г, д). Такие рельефы не имеют лунки и лучше воспринимают усилие сжатия при сварке. Возможно образование высаженных рельефов без лунки и на листе (рис. 4.13, е). Рельеф такого типа применяют при сварке деталей малых толщин и деталей из пластичных металлов и сплавов.

Особую группу составляют рельефы с острой гранью, применяемые для герметичных соединений. Это разновидность большой группы Т-образных соединений. Рельеф кольцевой формы в подобном соединении образуется между одной из внутренних кромок отверстий и наружной плоскостью детали, расположенной под углом к оси отверстия (рис. 4.13, ж-к). Другую группу Т-образных соединений, широко применяемых на практике, представляют изделия, в которых одна из деталей торцевой поверхностью приваривается к развитой поверхности другой детали (рис. 4.13, л, м).

Если одна из деталей представляет собой стержень, то их сварка происходит по всей поверхности торца. Необходимый рельеф может быть получен на конце стержня или в привариваемой плоскости. Такое же соединение возможно при сварке трубы и плоскости или двух труб, а также при сварке листов, в которых рельефы расположены на торце листа или выштампованы в плоскости детали (рис. 4.13, н).

Рис. 4.13. Конструкции соединений рельефной сварки.

К рельефным соединениям относятся крестообразные соединения проволок, стержней или труб (рис. 4.13, о-p). Рельеф в этом соединении образуется естественной формой детали. Для увеличения жесткости в месте сварки трубы деформируют (рис. 4.13, р). Своеобразными рельефами являются вставки-концентраторы, расположенные между свариваемыми деталями в нахлесточных и Т-образных соединениях (рис. 4.13, с, т). Их применяют при сварке деталей большой толщины и в случаях, когда образование рельефов штамповкой или высадкой затруднено. Вставка может легировать место сварки.

Соединения при рельефной сварке могут быть с расплавленным ядром и в твердом (пластическом без расплавления) состоянии. Соединения листовых металлов со штампованными рельефами обычно выполняют с литым ядром, хотя соединения этого типа при сварке в твердом состоянии имеют достаточно высокие прочностные показатели. Последнее объясняется интенсивной радиально направленной пластической деформацией места сварки.

Параметры режимов разных соединений. Диаметр d_p и высоту /г_р круглых штампованных рельефов, наиболее часто встречающихся в практике, можно выбрать по таблицам или ориентировочно подсчитать, пользуясь следующими соотношениями в зависимости от толщины детали s: d_p = 2s + 0,75; h_p = 0,45 + 0,25.

Диаметр литого ядра соединения d, = (1,2—1,5) d_p. Если одновременно свариваются два рельефа и более, их высоту ограничивают небольшим допуском, иначе размеры литого ядра будут различны вследствие неравномерного распределения сварочного тока и усилия, а также влияния сил, возникающих между полями токов.

Для сварки тонколистовых низкоуглеродистых сталей плотность тока и давление, рассчитанные на минимальный диаметр литого ядра, в зависимости от жесткости режима колеблются соответственно в пределах 150— 900 А/мм², 60−130 МПа (табл. 4.10).

При сварке деталей разной толщины (в пределах 1:3) рельефы выдавливают в детали большей толщины, а режим устанавливают по меньшей толщине, что улучшает симметрию зоны проплавления. При большей разности толщин не всегда удается добиться равномерного проплавления. В этом случае лучшие результаты получаются, если вместо штампованных рельефов применять промежуточную вставку-концентратор. При сварке многорельефных соединений целесообразна модуляция переднего фронта импульса, уменьшающая вероятность начальных выплесков.

На практике широко используется сварка в крест арматуры железобетонных конструкций, различных сеток, решеток и других деталей. Сварка сопровождается значительной пластической деформацией металла стержней в процессе их совместной осадки. Соединение обычно формируется в твердом состоянии.

Рельефной сваркой чаше всего соединяют низкоуглеродистые и низколегированные стали. Увеличение площади контакта электрода с деталью приводит в ряде случаев к усиленному отводу теплоты, поэтому склонность к закалке повышается. При рельефной сварке также применяют термическую обработку в электродах машины. Такой цикл позволяет значительно повысить пластичность соединений и расширить область применения рельефной сварки.

Стали с различными легкоплавкими металлическими покрытиями хорошо свариваются рельефной сваркой, так как лучше сохраняется наружное покрытие вследствие меньшей плотности тока в месте касания массивных плоских электродов.

В электротехнической промышленности рельефной сваркой сваривают многослойные пакеты из трансформаторной стали. На каждой пластине штампуют круглый рельеф несколько увеличенного размера При сборке рельеф в рельеф образуется кольцевой контакт. В результате сварки в зоне соединения формируется сплошная литая зона. При повышенном электрическом сопротивлении пакета требуется специальное сварочное оборудование с повышенным напряжением холостого хода.

Таблица 4.10.

Режимы рельефной сварки низкоуглеродистой стали (на один рельеф).

Коррозионно-стойкие и жаропрочные стали хорошо свариваются всеми способами рельефной сварки.

Рельефная сварка алюминиевых сплавов осложняется низкой механической прочностью рельефов, образованных холодной штамповкой, и высокими /_св и F_cn, характерными для сварки алюминиевых сплавов. Даже при применении модулированных импульсов тока сварка сопровождается выплесками и подплавлениями на наружной поверхности деталей, а также быстрым изнашиванием электродов. Лучшие результаты получаются при высаженных рельефах без лунок с обратной стороны. Рельеф такой конструкции имеет большую жесткость. Сварка этих металлов возможна только на машинах с хорошими динамическими свойствами привода, допускающими сложное программное изменение усилия.

Рельефную сварку с высаженными рельефами без лунок с обратной стороны используют для создания контактов из серебра и его сплавов с бронзовыми, латунными или стальными контактодержателями.