г,
Рис. 20.6. Распределение напряжений аи (а) и Ofr (б) по радиусу контакта
например 12—15%). Степень этой деформации возрастает при использовании повышенных сварочных усилий, применении мяг ких режимов, предварительного подогрева и т. п.
Условие равновесия может быть получено также из рассмотрения сил» действующих в соединении вдоль оси z (рис. 20.7). Используя средние ве личины» можно записать:
где ря — среднее |
давление в ядре, |
dn — диаметр уплотняющего |
пояска |
(диаметр контакта |
деталь — деталь), |
<JZп. ср — среднее нормальное |
напря |
жение на пояске. |
|
|
|
Для оценки ря и о* п. ср рекомендуются формулы:
Ря = (4/V3 ) Од. п [In (dn/da)0,63 + У.1.
п. ср — а д. п (2 — d H/d n)f
где Од. п — среднее (по поясу) сопротивление пластической деформации, рав ное o 0k T k u k e (здесь о0— базовое значение од, k T , k u и k e — коэффициенты, определяемые по соответствующим таблицам и зависящие от температуры,
скорости и степени |
пластической деформации). |
|
1 + 1 мм |
||
Од. п |
Например, при |
сварке алюминиевого сплава АМгб толщиной |
|||
к концу процесса сварки составляет |
180—200 |
МПа (жесткий |
режим) |
||
или |
80—100 МПа (мягкий режим), а ря |
имеет |
значения соответственно |
||
250 и 130 МПа. |
|
быть использовано для |
расчета |
||
|
Приведенное выше уравнение может |
||||
сварочных усилий или программы их изменения в процессе сварки. При шовной сварке герметичными швами перед роликом металл, как и при то
чечной сварке, деформируется |
в зазор, а позади ролика металл вытесня |
ется под ролик, в *результате |
чего на поверхности шва Образуется серпо |
видный выступ. Поскольку теплосодержание шва выше, чем отдельных точек, сопротивление деформации металла относительно невелико и это дает воз можность заметно (на 20—25 %) уменьшить время сварки и усилие по сравнению с режимами точечной сварки. Пластическая деформация в этом случае может приводить и к залечиванию дефектов в предыдущей точке плотного шва. Однако течение металла на поверхности соединения вызы вает повышенный износ ролика.
Особенно значительная деформация отмечается при рельеф ной сварке сразу после включения тока. В ряде случаев тече-
ние металла вдоль поверхности деталей может обеспечить до статочно прочное их соединение и без расплавления в кольце вой зоне по периферии контакта (см. рис. 20, 1, б). Одновре менно с этим происходит деформация и вдоль оси г и запол нение впадины под электродом. В дальнейшем нагрев и дефор мация протекают так же, как и-при обычной точечной сварке, рельеф полностью сминается.
Пластическая деформация не контролирует удаления пле нок с соединяемых поверхностей. Лишь на начальной стадии микропластическая деформация способствует раздроблению этих пленок. Окончательное же удаление частиц этих пленок, преимущественно на периферию ядра, происходит уже в жид ком металле под действием электродинамических сил [3].
20.1.3. Технологические возможности точечной и шовной сварки
Рассматриваемые в данном разделе способы сварки обладают широкими технологическими возможностями, так как позво ляют соединять практически все конструкционные материалы в широком диапазоне толщин. Среди свариваемых материа лов сплавы на основе меди, магния и алюминия (среди них и термически упрочняемые Д16, 01420), легированные стали, никелевые и титановые сплавы и т. д. Определенные трудности возникают при сварке некоторых тугоплавких металлов, на пример молибдена, связанные с очень низкой стойкостью элект родов из-за высокой температуры на их рабочей поверхности.
|
ЦИКЛИЧЕСКАЯ |
ПРОЧНОСТЬ |
СОЕДИНЕНИЙ. |
|
|||
|
ВЫПОЛНЕННЫХ ТОЧЕЧНОЙ |
И |
ШОВНОЙ СВАРКОЙ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Предел выносливо |
|
|
|
|
|
|
|
сти * при |
испыта |
Сварка |
Образец |
^обр* |
5обр’ |
Марка металла |
ниях, даН/МПа |
||
|
|
||||||
|
|
мм |
мм |
|
|
малоцик многоцик |
|
|
|
|
|
|
|
ловых |
ловых |
Точечная |
Одноточечный, |
40 |
3 |
МА8 |
|
- / - |
70/5,8 |
|
работающий |
25 |
2 |
Д16АТ |
260/52 |
75/19 |
|
|
на срез |
25 |
1.5 |
Д16АТ |
---/ __ |
90/20 |
|
|
|
25 |
2 |
АМгб |
__/ __ |
88/17,5 |
|
|
|
20 |
1,5 |
В И Д |
300/100 |
75/25 |
|
|
|
30 |
1,5 |
15Х18Н12СЧТЮ |
500/100 |
125/27 |
|
|
|
25 |
1,5 |
СН2 |
|
450/120 |
110/30 |
|
|
25 |
1.5 |
I2X18H9T |
— / __ |
85/22,5 |
|
|
Связующий |
25 |
1,5 |
ЗОХГСА |
—/ __ |
125/33 |
|
|
25 |
2 |
Д16АТ |
—/ — |
—/80 |
||
|
одноточечный |
25 |
2 |
АМгб |
—/ — |
—/105 |
|
Шовная |
с накладкой |
|
2 |
Д16АТ |
|
—/20 |
|
Герметичный, |
|
— / — |
|||||
|
работающий |
|
2 |
АМгб |
- / 2 |
—/25 |
|
|
на срез |
|
1.5 |
ВИД |
—/150 |
—/50 |
|
|
|
|
1.5 |
15Х18Н12СЧТЮ |
—/230 |
—/50 |
|
|
|
|
1,5 |
12Х18Н9Т |
—/ — |
—/70 |
|
П р и м е ч а н и я . 1. Размеры швов по группе А ГОСТ 15878—79.
2.Точечные швы при сварке алюминиевых и магниевых спла вов выполнены с приложением ? ков-
3.Образцы после сварки не подвергались термомеханнческой обработке.
*В числителе — прочность одной точки, в знаменателе — листа.
таниями (с частотой 2000—2500 циклов/мин) при асимметрич ном растяжении с коэффициентом асимметрии /?=0,1 (табл. 20.3).
Циклическая прочность резко повышается при использова нии клеесварных и сварнопаяных конструкций, так как в этом случае значительно снижается роль зазора как концентратора напряжений. Шовная сварка обеспечивает получение плотных и прочных соединений, способных надежно работать под боль шим давлением и в условиях глубокого вакуума.
20.2. Технология точечной и шовной сварки
Прогрессивная, ресурсосберегающая технология — основа полу чения сварных соединений высокого качества. При разработке новой технологии решается ряд задач — от проектирования и отработки технологичности конструкции до контроля качества, сварных соединений.
20.2.1. Требования к сварным конструкциям
Одно из основных требований — удобство подхода электродов к зоне сварки (узлы «открытого» или «полуоткрытого» типа). Наиболее удобны для сварки открытые панели (рис. 20.8), наименее —узлы коробчатой формы, обечайки и трубы малого
Рис. 20.8. Сварные узлы открытого (а), полузакрытого (б) и за крытого (в) типов
|
РАЗМЕРЫ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ |
ТОЧЕЧНЫХ |
|
|
||||||||
|
И ШОВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГРУППЫ А (ГОСТ 15878—79) |
|
|
|||||||||
ПРИ СВАРКЕ ДЕТАЛЕЙ ОДИНАКОВОЙ ТОЛЩИНЫ ОДНОРЯДНЫМ |
|
|||||||||||
|
|
|
|
ШВОМ |
|
|
|
|
|
|
||
Параметр* |
|
|
|
Толщина детали s, мм |
|
|
|
|||||
0.5 |
1.0 |
1.2 |
1.5 |
2.0 |
2,5 |
3.0 |
4,0 | |
5.0 |
6,0 |
|||
|
|
|||||||||||
d, мм |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
12 |
14 |
16 |
|
Алюминиевые, |
маг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ниевые, медные спла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
вы: |
|
10 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
26 |
32 |
40 |
50 |
|
В, мм |
|
|||||||||||
*ш. мм |
|
10 |
15 |
17 |
20 |
25 |
30 |
35 |
45 |
55 |
65 |
|
Стали, |
титановые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сплавы: |
|
8 |
11 |
13 |
14 |
17 |
19 |
21 |
28 |
34 |
42 |
|
В, мм |
|
|||||||||||
П р и м е ч а н и е : d — минимальный |
диаметр литого ядра, ширина литой зоны; |
|||||||||||
В — минимальная |
величина |
нахлестки; |
— минимальный шаг между точками. |
|
||||||||
диаметра и т. п. Детали для точечной и шовной сварки обычно изготовляют из листов и профилей. Если к конструкции не предъявляются требования по герметичности, то применяют точечную сварку; шовная сварка обеспечивает получение проч ных плотных швов. При изготовлении герметичных отсеков, баков и т. п. выполнение элементов жесткости меньшей тол щины при местном разрушении не нарушит плотности обшивки. При затрудненном доступе к зоне сварки используют односто роннюю сварку (см. рис. 2Q.l,e).
ГОСТ 15878—79 устанавливает основные конструктивные элементы соединений (рис. 20.9) для групп А и Б. Соединения группы А более прочны вследствие больших диаметров ядра.
Наиболее важные элементы, определяющие прочность (гер метичность) сварных соединений — расчетный (минимальный) диаметр ядра (точечная сварка) и ширина шва (шовная сварка). При достижении требуемых их величин обеспечива ется необходимая и стабильная прочность (плотность швов). Фактический диаметр ядра должен быть не меньше указан ного в табл. 20.4.
При наладке режима сварщик устанавливает диаметр ядра WHOM) на 15—25 % больше минимального, указанного в табл. 20.4, для компенсации колебаний параметров режима, напри мер, уменьшения тока, состояния поверхностей деталей и т. п.
Для расчетов d рекомендуется ряд эмпирических формул; d=2s+ (24-3) мм, d= 5si/2 или 4s23.
Повышение технического уровня современных сварочных машин позволяет в ряде случаев уменьшить d на 20—30 %,