Технология и оборудование контактной сварки

Содержание

 

Введение 3

1 Назначение, описание конструкции изделия и условия его работы 4

2 Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости 5

3 Заготовительные операции 7

4 Технология сборки и сварки 8

5 Расчет режимов сварки 9

6 Выбор сварочного оборудования 12

7 Описание конструкции приспособлений и оснастки 15

8 Контроль качества 16

Заключение 19

Список литературы 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Под контактной сваркой понимают процесс образования неразъёмных соединений конструкционных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилия сжатия.

Соединение свариваемых деталей при контактной сварке происходит путём образования связей между атомными агрегатами в зоне контакта этих деталей. При этом для образования физического контакта и активации соединяемых поверхностей затрачивается тепловая и механическая энергия, подводимая извне.

Точечная сварка – способ контактной сварки, при котором детали свариваются по отдельным ограниченным поверхностям касания (по ряду точек).

Область применения контактной сварки чрезвычайно широка – от крупногабаритных строительных конструкций до миниатюрных полупроводниковых устройств и плёночных микросхем. По имеющимся данным в настоящее время около 30% всех сварных соединений выполняются различными способами контактной сварки.

Контактной сваркой можно успешно соединять практически все известные конструкционные материалы.

Точечная сварка – наиболее распространенный способ, на долю которого приходится около 80% всех соединений, выполняемых контактной сваркой. Этот способ сварки широко используется в автомобиле – и вагоностроении, строительстве, радиоэлектронике и т.д. Например, в конструкциях современных лайнеров насчитывается несколько миллионов сварных точек, легковых автомобилей – 5000 точек. Диапазон свариваемых толщин – от нескольких микрометров до 10-30мм. Точечной сваркой соединяются элементы жесткостей и крепёжные детали с листами, тонкостенными оболочками и панелями.

Контактная сварка, применяется, как правило, в крупносерийном и массовом производстве. Это обусловлено высокой производительностью машин контактной сварки, легкостью механизации и автоматизации процесса сварки, а также стоимостью оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Назначение, описание конструкции изделия и условия его работы

 

Изделие представляет собой ромбическую конструкцию, свариваемое по отбортовке.

Данная конструкция при ее использовании не воспринимает никаких больших нагрузок. Герметичность конструкции не требуется, поэтому сварку можно производить на точечных машинах.

Данное изделие изготавливается в условиях крупносерийного производства, следовательно, целесообразно сварку и сборку проводить с применением механизации и автоматизации.

Для крупносерийного производства характерно применение высокомеханизированных приспособлений, оснащенных загрузочными устройствами, различных комбинированных и многоэлектродных машин, механизированных поддерживающих и перемещающих устройств, промышленных роботов.

Сварное соединение выполняется с помощью контактной точечной сварки.

Основные конструктивные элементы и размеры точечных расчетных 
соединений определяет по ГОСТ 15878-79.

Основные конструктивные элементы и размеры точечных расчетных соединений представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Конструктивные элементы и размеры точечных расчетных соединений

Наименование параметра	Обозначение, размеры	Формула	Величина	Примечание
1. Толщина детали	d, мм	-	1,5	По заданию
2. Номинальный диаметр литого  ядра	dя, мм	2d+3	6	[1, стр.82]
3. Глубина проплавления	h, мм	(0,2¸0,8)d	0,75	[1, стр.82]
4. Минимальное расстояние между точками (шаг)	t, мм	(3.3¸4) dя	22	[1, стр.83]
5. Глубина вмятины	Dвм, мм	До < 0.2d	До 0,3	[1, стр.83]
6. Количество точек, необходимых для сварки	n	L/t	45	-
7. Масса изделия	m	γ∙V	5,96	-

 

 

 

2 Характеристика материала изделия и оценка его свариваемости

 

Материал изделия – 12Х18Н10Т - нержавеющая, жаростойкая, жаропрочная, аустенитного класса, обладает высокой хладостойкостью, немагнитностью и удовлетворительной сопротивляемостью межкристаллитной коррозии.

 

Таблица 2 – Химический состав сплава 12Х18Н10Т

C	Cr	Fe	Mn	Ni	P	S	Si	Ti
≤0,12	17-19,0	Осн.	≤2,0	9-11,0	≤0,035	≤0,020	≤0,8	5·С-0,8

 

Таблица 3 – Механические характеристики стали 12Х18Н10Т

№	Наименование параметра	Величина
1	Предел текучести σТ(20°С), МПа	205
2	Предел прочности σВ(20°С), МПа	530
3	Условное сопротивление деформации металла зоны сварки σд, МПа	300
4	Предел текучести при повышенной температуре σТ (Т,°С), МПа	70 (900)
5	Относительное удлинение при разрыве δ, %	40
6	Относительное сужение, %	40

 

Таблица 4 – Теплофизические и физико-химические свойства стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 5582-75)

№	Наименование параметра	Обозн.	Величина
1	Удельное электросопротивление, мкОм×м	r0	75
2	Температуропроводность, см2/с	а	0,04
3	Теплопроводность, кВт/м×0К	l	0,016
4	Удельная теплоемкость, кДж/(кг×0К)	С0	0,46
5	Плотность, кг/м3	g	7920
6	Коэффициент линейного расширения, 1/ 0К	a	15,5×10-6
7	Температура плавления, 0С	Тпл	1440
8	Интервал кристаллизации, 0С	-	1440-1380

 

Под технологической свариваемостью понимают способность металлов образовывать прочные соединения без существенного ухудшения их технических свойств в самом соединении и в прилегающей к нему околошовной зоне.

Свариваемость является переменным свойством материала. С усовершенствованием технологий и оборудования можно улучшить свариваемость материалов.

Качество сварки можно обеспечить при условии, если качество исходных материалов (основного металла, электродов) удовлетворяет предъявляемым к ним требованиям. Основной металл проверяют на наличие пор, усадочных раковин и трещин. Особое внимание обращают на наличие дефектов в зоне сварки. Необходимо, чтобы материал в месте подвода тока и в месте соединения был чистым, т.к. загрязнение свариваемых поверхностей может привести к выплескам металла, что, в свою очередь, ослабляет сварное соединение. Возможно также попадание некоторого количества примесей в расплавленный металл, что приводит к ухудшению его качества. В этом случае необходимо применять зачистку, после которой следует предохранить поверхность металла от коррозии, загрязнения маслом и оседания пыли.

 Под свариваемостью  понимают способность однородных  или разнородных металлов и  сплавов образовывать прочное  соединение без существенного  ухудшения их технических свойств  в самом соединении и в прилегающей  к нему околошовной зоне. Свариваемость  является переменным свойством  материала. С усовершенствованием  технологии и оборудования можно  улучшить свариваемость металлов.    

Сталь 12Х18Н10Т обладает хорошей свариваемостью исходя из следующих факторов:

- относительно высокое электросопротивление материала;

- материал отличается  весьма большой прочностью и  одновременно пластичностью;

- при точечной и шовной  сварке материал не проявляет  склонности к межкристаллитной  коррозии;

- отсутствие значительного  разупрочнения металла и образования  хрупких структур в зоне соединения;

- малая склонность к  горячим трещинам, формирование  плотной столбчатой структуры  литого ядра позволяют сваривать  эту сталь с постоянным усилием;

- отсутствие снижения  стойкости металла к коррозии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Заготовительные операции

 

К заготовительным операциям относятся:

- расконсервация;

- правка;

- резка листа;

- обезжиривание  заготовки (очистка поверхности металла от 
всевозможных загрязнений), с последующей промывкой в горячей и холодной воде;

- сушка на воздухе.

- на металл  во время транспортировки и  хранения оседает пыль, находящаяся  в воздухе, поэтому перед сваркой  рекомендуется промыть детали  в механизированных мойках для  удаления остатков смазки и  других загрязнений.

Листы, имеющие деформацию более 2 мм на 1 метр (для  листов с толщиной менее 4 мм), подлежат правке. Правку осуществляют в многовалковых листоправильных машинах, выполняется в холодном состоянии при температуре не ниже -100 С. Если листы поставляются в пачках, то в правке нет необходимости.

Обезжиривание служит для удаления загрязнений, масла, маркировочной краски и т. п. Механическую зачистку поверхности производить не рекомендуется, так как толщина листа составляет всего 1,5 мм.

Химическое травление применяют для особо ответственных деталей. В данном случае в его применении нет необходимости, так как сталь 12Х18Н10Т хорошо сопротивляется атмосферной коррозии и простого обезжиривания будет вполне достаточно.

В качестве раствора для обезжиривания применяем раствор кальцинированной соды Na2CO3 (25 г на 1 литр воды) при температуре 60-700 С. После обезжиривания детали промывают в горячей воде (70-800С), затем в проточной холодной воде.

Применение роликовых (дисковых) ножниц при резке позволяет получить высокое качество поверхности среза и отсутствие изгибов краев заготовки. Разметку производить не целесообразно, т.к. производство крупносерийное. Поэтому резку осуществляем по упору, заранее настроенному на определенную длину.

При сварке легированных сталей нет особой необходимости контролировать качество подготовки поверхности измерением Rz. Достаточно определить качество поверхности внешним осмотром или сравнением с эталоном. Поверхность в местах сварки должна иметь равномерный металлический блеск или матовый оттенок.

Очистка поверхности стабилизирует контактное сопротивление, способствует получению сварного соединения без дефектов и повышает стойкость электродов.

4 Технология  сборки и сварки

 

При изготовлении данного изделия наиболее целесообразно применить контактную точечную сварку, т.к.:

- сталь 12Х18Н10Т обладает хорошей  свариваемостью;

- данное соединение не требует  герметичности;

- небольшая толщина детали (δ=1,5мм);

- соединение деталей  – по  отбортовке;

- производство изделия - крупносерийное, что может обеспечить высокопроизводительная  точечная сварка.