Способ контактной точечной сварки

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17560 К 11/10 ТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объединение прикладной механики и Красноярский институт космической техники(54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ(57) Использование: при контактной точечной сварке, преимущественно на машинах Изобретение относится к технологии контактной точечной сварки, преимущественно на машинах постоянного тока, и может быть использовано в машиностроении;Известны способы контактной точечной сварки, при осуществлении которых детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс тока, а затем увеличивают усилие сжатия электродов до ковочного значения.Однако время приложения ковочного усилия и программа его нарастания в этих способах сварки определяется обычно экспериментальным путем, ориентируясь на постоянного тока. Сущность изобретения; в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход от сварочного давления к ковочному, используют сопротивление деформации металла эоны сварки, Усиление сжатия электродов увеличивают пропорционально увеличению этого сопротивления, Сопротивление деформации металла определяют путем измерения электрического сойротивления участка электрод-электрод при сварке, Для этого в момент окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока. Усилие сжатия электродов начинают , увеличивать при уменьшении сопротивления в контакте электрод-электрод. Ковочного значения усилия достигают при заданной еличине сопротйвлЕния в этом контакте, 1,и. ф-лы, 1 ил. общие рекомендации, Поэтому выбранные параметры приложения ковочного усилия не всегда совпадают с изменением параметров термодеформационных процессов, протекающих в зоне формирования соединения. Вследствие этого возможно образование пор, трещин или, если устранение вышеуказанных дефектов достигается увеличением ковочного усилия, чрезмерно больших вмятин от электродов,Наиболее близким к предлагаемому является способ контактной сварочной сварки, при осуществлении которого через предварительносжатые детали пропускаютимпульс тока с возрастающей амплитудой, после чего детали подвергают воздействию ковочного усилия, причем сигнал на включение ковочного усилия согласовывают с моментом отключения импульса тока, определенным в зависимости от заданной величины теплового расширения свариваемого металла.Однако в данном способе сварки при определенйи" момента йачала и окончания увеличения усилия сжатия электродов от сварочной до ковочной его величины также не учитываются термодеформационные процессы, протекающие в зоне сварки на стадии охлаждения. Вследствие этого возможно образование пор, трещин либо чрезмерно больших вмятин от электродов.Целью изобретения является повышение качества сварных соединений,Поставленная цель достигается тем, что в способе контактной точечной сварки, прикотором детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс сварочного тока, а затем прикладывают ковочное усилие; при этом момент перехода от сварочного к ковочному давлению определяют в зависймости от параметров процесса сварки, в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход от сварочного давления к ковочному, используют сопротивление деформации металла эоны сварки иувеличивают усиление сжатия электродов от сварочного до ковочного значений пропорционально увеличению этого сопротивлений, а сопротивление деформацииметалла зоны сварки определяют путем измерения электрического сопротивления участка электрод- электрод при сварке, для чего в момент окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока, величина которого составляет2 - 5;6 от сварочного, усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшениисопротивлений в контакте электрод - электрод на 1 - 5 от величины сопротивления вэтом контакте в момент окончания импульса сварочного тока, а ковочного значения усилия достигают при величине сопротивления в контакте электрод - электрод, равном 30-40 от сопротивления в этом контакте вмомент окончания импульса сварочного тока.На чертеже показано изменение параметров процесса при реализации способа сварки, где приняты следующие обозначения: пасв - сварочный ток; 1 д - дополнительный зондирующий импульс тока; Рсв -сварочное усилие сжатия электродов во время импульса тока; Р - ковочная величи 51015 го 30 35 40 1на усилия сжатия электродов на стадии проковкисоединения Вээ в изменен электрического сопротивления участка) электрод-электрод в процессе сварки: Вээ - величина Вээ в момент окончания импульса сварочного тока, Вээ - величина В,э, при которой усилие сжатия электродов достигает ковочной величины: 1 св - длительность импульса сварочного тока; Ь - время начала увеличения усилия сжатия электродов от сварочной величины при приложении ковочного усилия; т - время задержки начала увеличения усилия сжатия электродов относительно окончания импульса тока;- время увеличения усилия сжатия электродов от сварочной до ковочной величины.Способ сварки осуществляется в следующей последовательности операций,Свариваемые детали сжимают между электродами сварочной машины усилием Рсе в течение времени 1 сж до начала импульса сварочного тока с, а затем пропускают импульс сварочного тока длительностью тсв, При этом, до окончания импульса сварочного тока, усилие сжатия электродов выдерживают неизменным или изменяют по заданной программе. После окончания импульса сварочного тока величину усилия сжатия электродов увеличивают от сварочной до ковочной Р величины пропорционально изменению сопротивления деформации металла зоны сварки после окончания импульса сварочного тока.Для определения изменения сопротивления деформации металла зоны сварки с момента окончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный зондирующий импульс тока 1 д силой, равной 2-5 от силы пасв, при неизменном усилии сжатия электродов Есв. При этом измеряют электрическое сопротивление Вээ участка сварочной цепи электрод - электрод, По кривой изменения Вээ определяют время т начала увеличения усилия сжатия электродов, при котором уменьшение Вээ не превышает 1- 5 от его значения Вээ в момент окончания импульса сварочного тока, а также время т окончания увеличения усилия сжатия электродов до ковочной величины Р, при котором Вээ уменьшается до величины 85 э, равной 30-40 от Вээ.Основной причиной образования в соединениях пор и трещин являются растягивающие напряжения, возникающие вследствие усадки металла зоны сварки при его кристаллизации и охлаждении. Для уст ранения этих дефектов необходимо на стадии кристаллизации металла и его охлаждения в высокотемпературной области уменьшить растягивающие напряжерического сопротивления зоны сварки при 45 этих условиях в основном определяется изменением ее температуры. А так как у большинства сталей и сплавов сопротивление деформации изменяется пропорционально температуре, то оно изменяется и пропор ционально электрическому сопротивлению участка электрод-электрод.ПОсле окончания импульса сварочного тока 1 св некоторое время т величина Вээостается неизменной или плавно уменьшается на 1-5. Это обусловлено тем, что начало кристаллизации металла в ядре задерживается относительно тсв вследствие его перегрева, Затем в течение Й величина Йээ резко уменьшается (участок аЬ) до велиния, что и достигается увеличением усилиясжатия электродов до ковочного значения; В момент окончания импульса тока, как исходный момент процесса кристаллизации,объем металла находится в объемносжатомсостоянии, при котором между усилием сжатия электродов и величиной пластического деформирования металла (площадьюконтактов) существует равновесное соотношение, Для поддержания объемносжатогонапряженного состояния на стадии кристаллизации и охлаждения металла зонысварки необходимо усилие сжатия электродов увеличивать пропорционально увеличению его сопротивления деформации. Если увеличение усилия сжатия электродов до ко- вочной. величины будет чрезмерно быстрым, площади контактов увеличатся доравновесного состояния раньше окончания кристаллизации и в дальнейшем усадка не будет компенсироваться пластической деформацией, что приведет к образованию пор, трещин и чрезмерно большим вмятинам. Если же увеличение усилия до ковочной величины будет происходить медленнее увеличения сопротивления деформации металла зоны сварки, то оно будет недостаточным для пластическогоего деформирования, В этом случае либо возникнут трещины или поры, либо при увеличении величины ковочного усилия для "йхустранения будут чрезмерно большие вмятины. Непосредственно измерить сопротивления деформации металла зоны сварки Настадии ее охлаждения пока не представляется возможным. Поэтому изменение еговеличины в данном способе определяется по измеренному изменению электрического сопротивления участка электрод - злектрод при неизменном усилии сжатия электродов. Последнее условие уменьшает влияние на проводимость деталей изменения площадей контактов. Изменение элект 10303540 чины, равной 30-406 от Вээ в момент окончания импульса тока, после чего уменьшение Вээ замедляется. Быстрое уменьшение йээ на участке аЬ обусловлено кристаллизацией жидкого металла в ядре и охлаждением твердого металла в высокотемпературной области при температуре металла зоны сварки, большей 0,4- 0,5 температуры плавления Тол,Таким образом, в предлагаемом способе сварки увеличивать усилие сжатия электродов при проковке начинаютс момента начала кристаллизации металла ядра, а заканчивают при достижении температурой металла зоны сварки значения, равного 0,4- 0,5 Тпв и определяют эти моменты по изменению электрического сопротивления участка электрод-электрод; - - Производили сварку деталей из сплава АМг 6 толщиной 2 + 2 мм при следующих параметрах режима: 1 св = 51 кА; тсв = 0,1 с: Рсв - 8,5 кН; 1 д = 3 кА; тпр = 0,16 с. При этом величину Г задавали равной 19,5 кН. При увеличении Гэ от Рсв до Г в интерваЛе времени М (кривая 1) дефекты отсутствовали. При увеличении т больше значения, показанного кривой 2, появились поры и трещины. Причем увеличение Р до 21 и 24 кН расширяет бездефектную зону на относительно небольшую величину, В то же время глубина вмятин и раскрытие зазора увеличивается на 20-30. Более раннее приложение ковочного усилия (кривая 3) в первую очередь приводит к выплескам, следствием которых являются большие вмятины от электродов, превышающие допускаемую величину в 1-2 раза.Величина дополнительного зондирующего импульсад, равная 2 - 5 от 1 св, практически не влияет на тепловое состояние зоны сварки и изменение Вээ. Поэтому величина 1 д и задана в этих пределах,Предлагаемый способ позволяет повысить качество сварных соединений за счет устранения пор, трещин и уменьшения вмятин от электродов путемоптимизации времени приложения ковочного усилия.Ф о р мул а и зоб ретен ия 1. Способ контактной точечной сварки, при котором детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс сварочного тока, а затем прикладывают ковочное усилие, при этом момент перехода от сварочного к ковочному давлению определяют в зависимости от параметров процессасварки, отличающийся тем, что, с целью повышения"качества соединения, в качестве параметра, в зависимости от которого осуществляют переход от сварочного давления к ковочному, используют соЗаказ 3048 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 1 противление деформации металла зоны сварки и увеличивают усилие сжатия электродов от сварочного до ковочного значений пропорционально увеличению этого сопротивления.2, Способ поп,1, отличающийся тем, что сопротивление деформации. металла зоны сварки определяют путем изменения электрического сопротивления участка электрод - электоод при сварке, для чего в момвнтокончания импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока, величина которого составляет 2-5 от сварочного, усилие сжатия электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивления в контакте электрод-электрод на 5 1-5 от величины сопротивления в этомконтакте в момент окончания импульса сварочного тока, а ковочного значения усилия достигают при величине сопротивления в контакте электрод-электрод равном 30- 10 40 от сопротивления в этом контакте вмомент окончания импульса сварочного тока.