Способ получения сварных соединений

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1144821 4 Ш В 23 К 11 10 Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский авиационный технологический институт им. К. Э. Циолковского(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ, преимущественно деталей из алюминиевых и магниевых сплавов толщиной 1 - 3 мм, при котором осуществляют конденсаторную точечную сварку и последующее пластическое деформирование полученного литого ядра путем приложения ковочного усилия, отличающийся тем, что, с целью исключения образования раковин, пористости, трещин в литом ядре и повышения прочности точечных соединений, ковочное усилие прикладывают через 0,06 - 0,07 с после выключения сварочного тока.Изобретение относится к контактной точечной сварке на конденсаторных машинах, в частности к способам сварки с применением ковочного усилия, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.Известен способ контактной точечной сварки на конденсаторных машинах без применения ковочного усилия 11.Однако при сварке алюминиевых и магниевых сплавов этот способ имеет ряд существенных недостатков, таких как высокая концентрация пор, раковин и трещин в литом ядре.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности по достигаемому эффекту является способ контактной точечной сварки алюминиевых и магниевых сплавов на кон)1 енсаторных машинах (типа МТК) с применением ковочного усилия, при котором с целью предотвращения образования дефектов ядра типа несплошностей (трещин, раковин, пористости) в процессе кристаллизации металла резко увеличивают усилие на электродах 12).Однако из-за отсутствия сигнала с системы управления на отключение тока на указанных машинах команда на включение ковочного усилия подается в момент подключения конденсаторов к разрядному контуру, а время приложения этого усилия возрастает пропорционально толщине деталей и не связано с реальными условиями кристаллизации и напряженным состоянием охлаждающегося металла ядра. Подобный способ конденсаторной сварки, например алюминиевых и магниевых сплавов толщиной 1 - 4 мм не может обеспечить точного. приложения ковочного усилия (Го) и получения качественных соединений без трещин и несплошностей, а также выплесков, характерных для слишком раннего приложения Гков.Появление этих дефектов связано со своеобразием импульса тока на конденсаторных машинах. В связи с малыми значениями тока точность отсчета времени 1 л с начала импульса тока оказывается недостаточной (всего около 0,02 с), а вероятные колебания условий кристаллизации, например при изменении электрических характеристик разрядного контура машины, не могут быть учтены при существующих системах запуска ковочного усилия в момент включения тока.Цель изобретения - повышение качества сварки путем исключения образования раковин, трещин и пористости в литом ядре и повышения прочности точечных соединений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения сварных соединений, преимущественно деталей из алюминиевых и магниевых сплавов толщиной 1 - 3 мм, при котором осуществляют конденсаторную точечную сварку и последующееде Г -температуратемпературатемпературадеталь;скрытая тепвесовая тепудельный втеплопроводталл а.о суммарноеается постояны сварив0,07 с дляавов (фиг. 3 ликвидуса;солидуса;в контакте элек ения; лота плалоем костьс;ность сва Ср -Л ваемого ме время 1 к= иным вне з .емых детал люминиевы )+1 р привисимости ей, наприи магниеОднак ом ост толщи ер 0,06 - ых спл пластическое деформирование полученного литого ядра путем приложения ковочного усилия, ковочное усилие прикладывают через 0,06 - 0,0 с после выключения сварочного тока.На фиг. 1 представлены параметры цикла сварки и проковки на конденсаторных машинах; на фиг. 2 - характер изменения температуры в центре ядра при сварке деталей толщиной 1,5+1,5 мм (Т) и 3+3 мм (Т); 10 на фиг. 3 - характеристика цикла нагрева и охлаждения при точечной сварке сплава АМг 6 толщиной 1 - 3 мм на конденсаторной машине.Установлено, что для данного металла и определенном времени достижения током максимального значения 1 м; изменяющегося в зависимости от толщины деталей в соответствии с соотношением Ь =16" (где 8 в толщина деталей; 1 и и - коэффициенты, равные соответственно 0,015 - 0,02 .1/мм и 20 0,75 - 1,0) время достижения ковочным усилием максимального значения 1" остается постоянным. Например, для точечной сварки алюминиевых и магниевых сплавов оно составляет 0,06 - 0,07 с.Сохранение постоянства времени прило жения ковочного усилия (до достижения им установленного значения) в определенном диапазоне толщин свариваемых деталей (1 - 3 мм) связано со следующими причинами.С ростом толщины и соответствующем увеличении 1 н сокращается время начала охлаждения Ь. по отношению к 1 (фиг. 2).По мере увеличения толщины свариваемых деталей заметно снижается скорость кристаллизации и охлаждение. 35 Например, расчеты температурных полей на ЭВМ и результаты осциллографирования перемещения электродов показывают, что при сварке сплава АМ 16 толщиной 1,0+ +1,0 мм 1, =0,045 с (1=0,02 с) При уве личении толщины деталей до 3,0+3,0 мм (1 м=0,06 с) 1, сократилось до 0,005 с.Время же кристаллизации (1), начиная с момента 1 можно оценить по следующей формуле:1144821 Толщина Время начала прило- Результаты контроля качествадеталей, жения Рков иков соединений 0,04 Вмятины, зазоры - выше нормы То же 1, 5+1,5 0,05 0,06 Дефектов нет 0,07 То же 0,08 Раковины, трещины в ядре 0,04 Выплеск, вмятины, зазоры - вышенормы 2,0+2,0 Вмятины, зазоры - выше нормы Дефектов нет То же Раковины, трещины в ядре0,05 0,06 0,07 0,08 0,04 Выплески зазоры, вмятины - вышенормы 3,0+3,0 0,05 Вмятины, зазоры выше нормы Дефектов нет То же Раковины, трещины в ядре0,06 0,07 0,08 При сварке на существуюших конденсаторных машинах (МГКили МТК) команда на включение ковочного усилия должна подаваться раньше времени 1. (например, во время 1 фиг. 3) с учетом постоянной времени срабатывания клапана и выброса воздуха, что составляет для указанного типа машин приблизительно 0,02 с. Таким образом, время включения клапана по отношению к 1 при точечной сварке алюминиевых и магниевых сплавов составит 0,04 - 0,05 с.Как показали расчеты, 1. и 1 р при сварке большинства других конструкционных металлов, например низкоуглеродистых сталей, также сохраняется постоянным, однако оно изменяется (увеличивается) в соответствии с соотношениемсгХил-Тков)Проверка указанного способа сварки показывает, что он обеспечивает получение В результате сравнительных механических испытаний макетных сварных соединений в условиях замедленного и циклического нагружений было установлено, что испольна конденсаторных машинах соединений без трешин и раковин.Для проверки порогового эффекта времени приложения ковочного усилия 1 хов = =0,06 - 0,07 с проводился анализ качества соединений, полученных на модернизированной сварочной машине МТК 75. Качество устанавливалось путем сравнения рентгенограмм и макрошлифов сварных соединений и сопоставления результатов с требованиями государственного и отраслевых стандартов (ГОСТ 15878-70, ОСТ 92 1144-74, ПИ 85-75).Оценивалось наличие и размеры внутренних дефектов и отклонение размеров вмятин от электродов и зазоров от рекомендуемых зна Качество сварных соединений сплавов АМг 6, Д 16, МА 2-1 в зависимости от времени начала приложения ковочного усилия 1 о представлены в таблице. зование предлагаемого способа сварки позволяет на 40% повысить работоспособность соединений по сравнению с базовой технологией.1144821 Т,1,О 2 Рц Эрдей Редактор Л. АврамеЗаказ 1014/ 0ВНИИПпо113035,Филиал ПП Составитель 3. Хаустовако Техред И. Верес КорректорТираж 1086 ПодписноИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4