Сварка оцинковки контактной сваркой
В целях повышения долговечности эту сталь применяют довольно широко в автомобилестроении и т. п. Цинк предохраняет поверхность стали от электрохимической коррозии на длительное время. Эта сталь достаточно хорошо штампуется, сваривается и окрашивается. Цинковое покрытие считается в условиях эксплуатации автомобиля более долговечным, чем многослойные лакокрасочные покрытия. В целях защиты от коррозии из такой стали изготовляют только наиболее уязвимые детали кузова автомобиля. Например, в США в среднем на один автомобиль расходуется до 90 кг горячеоцинкованной и 9 кг стали с гальваническим покрытием.
Для цинкования часто используют холоднокатаную низкоуглеродистую сталь 08кп, широко применяемую в штампо-сварных конструкциях. Покрытие можно наносить горячим способом (окунанием) или в гальванических ваннах. Первый считается более производительным и дешевым, последний дает более равномерный слой, что благоприятнее для сварки. Горячим цинкованием изготовляют основную массу оцинкованного металла.
Технология цинкования должна исключать образования интерметаллидов железа с цинком, так как эти соединения делают металл менее пластичным и непригодным для штамповки. При сварке металла возможны трещины. На снижение пластичности влияет образование неравновесных структур при отжиге и цинковании, а также возможно появление водородной хрупкости.
В зависимости от назначения применяют легкие, средние и тяжелые покрытия, различающиеся толщиной, задаваемой массой покрытия на единицу площади. В легких покрытиях масса цинка на 1 м 2 составляет 120—275 г, средних 245—410 г и тяжелых 390—685 г при средней толщине покрытия соответственно 14,21 и 30 мкм.
В целях снижения расхода цинка и улучшения свариваемости применяют стали с односторонним покрытием или двусторонним, но разной толщины. Например, специально для автомобилестроения разработано дифференцированное покрытие с толщиной слоя цинка на лицевой стороне 2,5—6 мкм, а на стороне, более подверженной коррозии, 20—25 мкм. Толщина покрытия влияет на свариваемость. С увеличением его толщины свариваемость ухудшается, требуются увеличение сварочного тока, изменение цикла сварки, более частая зачистка рабочих поверхностей электродов.
Оцинкованная сталь должна поступать с чистой поверхностью, свободной от масла, грязи и остатков смазки, применяемой при штамповке. Появление на поверхности стали (при ее длительном хранении в условиях повышенной влажности и температуры) окислов цинка (белый налет) препятствует сварке, и их следует удалять.
Сварка оцинкованной стали не требует применения специального оборудования. В связи с более низким контактным сопротивлением, вызванным увеличением площади контакта в месте сварки, необходимо повышение силы сварочного тока. Чем толще цинковое покрытие, тем меньше сопротивление в месте сварки, тем требуется большее повышение силы тока.
Интенсивное увеличение диаметра контактных площадок замедляет повышение температуры центрального столбика металла и вызывает более позднее формирование литого ядра. По мнению исследователей, это приводит при сварке сталей с покрытиями к значительно большему разбросу значений диаметра литого ядра и нагрузки на срез, так как ядро формируется за более короткое время.
В табл. 7 приведены режимы сварки для стали, имеющей среднее гальваническое покрытие. По сравнению с жесткими режимами (см. табл. 3, режим А), для сварки непокрытых сталей в этих режимах увеличены усилие на электродах до 40%, продолжительность импульса сварочного тока до 90% и сила сварочного тока до 20%. Одновременно в этих же соединениях увеличивается и разрушающее усилие частично благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг ядра. Эти же режимы сварки применяют при отношении толщин не более 1:2.
| Толщина каждой детали, мм | Диаметр контактной поверхности электрода, мм | Усилие на электродах, кгс | Продолжительность импульса сварочного тока, с | Сила сварочного тока, кА | Диаметр литого ядра, мм | Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс |
| 0,8 | 4,0 | 215 | 0,22 | 10,5 | 4,3 | 420 |
| 0,9 | 4,5 | 250 | 0,24 | 11,0 | 4,6 | 500 |
| 1.0 | 5,0 | 285 | 0,26 | 12,5 | 5,0 | 635 |
| 1,3 | 5,5 | 380 | 0,36 | 14,0 | 5,8 | 910 |
| 1,5 | 6,5 | 487 | 0,46 | 15,0 | 6,6 | 1135 |
| 1,9 | 8,0 | 635 | 0,56 | 19,5 | 7,9 | 1450 |
| 2,4 | 9,0 | 820 | 0,64 | 24,0 | 9,0 | 1910 |
| 2,8 | 10,5 | 1000 | 0,78 | 28,5 | 10,4 | 2315 |
Коррозионная стойкость в месте сварки несколько снижается (до 20%) из-за частичного разрушения покрытия под электродами. Время проковки после выключения сварочного тока необходимо увеличивать, например, до 0,4 с для сварки стали толщиной 1,6 мм. В этот момент слой цинка, расплавленный при сварке, застывает и в меньших количествах переходит на контактную поверхность электродов. В некоторых источниках для металла толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется применять повышенное усилие проковки в целях повышения стабильности прочностных показателей и улучшения стойкости электродов (табл. 8).
| Толщина каждой детали, мм | Усилие на электродах, кгс | Продолжительность, с | Сила сварочного тока, кА | Диаметр литого ядра точки, мм | Разрушающее усилие при срезе на точку, кгс | ||
| при сварке | при проковке | импульса сварочного тока | проковки | ||||
| 1,65 | 205 | 475 | 0,5 | 0,33 | 11,5 | 7,1 | 1250 |
| 2,74 | 320 | 900 | 0,8 | 0,51 | 15,5 | 8,9 | 3000 |
| 3,50 | 680 | 1170 | 1,2 | 0,83 | 19,0 | 12,2 | 4300 |
При сварке оцинкованных сталей применяют электроды из бронзы типа БрХ или сплава БрХЦр, имеющего большую стойкость.
Электроды применяют с рабочей поверхностью в виде усеченного конуса с углом заточки 120—140°. Электроды со сферической заточкой (радиус сферы 75 мм) используют в тех случаях, когда трудно обеспечить перпендикулярность оси электрода к сварочной поверхности. Важно обеспечить интенсивное охлаждение электродов при расходе воды не менее 7 л/мин. Контактную поверхность электродов следует периодически зачищать и заправлять. При сварке стали толщиной до 2,5 мм со средним покрытием эту операцию производят после 1000 точек. С возрастанием толщины свариваемых деталей и толщины покрытия стойкость электродов падает.
Резко ухудшается вид места сварки и снижается стойкость электродов при сварке оцинкованной стали на многоточечных машинах с односторонним токоподводом. Лучшие результаты получаются при сварке непокрытой стали с оцинкованной, если непокрытую сталь расположить со стороны вторичного контура сварочного трансформатора. Плотность тока в контакте электрод — деталь при этом снижается. Для сварки двух оцинкованных листов следует использовать обычную двустороннюю сварку или схему со спаренными трансформаторами, что также облегчает условия работы электродов в результате снижения токов шунтирования.
Статическая прочность на срез сварных соединений из оцинкованной стали несколько выше, чем у непокрытых благодаря дополнительной прочности, полученной за счет сплавления цинка вокруг литого ядра. Прочность при переменных нагрузках также возрастает. Критерием ее оценки обычно является отношение
предела выносливости к максимальной статической прочности на срез, которое для оцинкованных и непокрытых сталей толщиной 1 мм равно соответственно 0,5 и 0,3. Эта разница снижается при увеличении толщины, что объясняется уменьшением эффекта действия соединения, вызванного сплавлением цинка вокруг литого ядра.
Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей
Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей как вопрос мало где раскрывается. Мы решили рассмотреть его.
Режимы сварки
Низкоуглеродистые стали имеют хорошую свариваемость всеми видами контактной сварки. При контактной точечной сварке низкоуглеродистой стали можно использовать как мягкий так и жесткий режимы. Мягкий режим характеризуется меньшей силой тока, большей продолжительностью времени его пропускания. Жёсткий режим имеет большое значение сварочного тока и небольшое время его пропускания.
Пример параметров на жестком режиме сварки
| Толщина заготовок в мм | Диаметр контактной поверхности электродов в мм | Продолжительность пропускания сварочного тока в сек. | Давление на электродах в КЗ | Сила сварочного тока в А | |
| начальный | перед запиливанием | ||||
| 0,5+0,5 | 5 | 6 | 0,2—0,3 | 30—40 | 4000—5000 |
| 1+1 | 5 | 6 | 0,2—0,35 | 80—120 | 6000—7000 |
Пример параметров на мягком режиме сварки
| Толщина заготовки в мм | Диаметр контактной поверхности электродов в мм | Продолжительность пропускания сварочного тока в сек. | Давление на электродах в кг | Сила сварочного тока в а | |
| начальный | перед запиливанием | ||||
| 0,5+0,5 | 5 | 6 | 0,8 | 30—40 | 3000—4000 |
| 1+1 | 5 | 6 | 1 | 80—120 | 4500—5000 |
Как и было сказано ранее, режимы отличаются продолжительностью времени пропускания сварочного тока (сек.), и его значения (А).
Жёсткие режимы применяют, когда необходимо получить большее проплавление деталей.
То есть выбор режима осуществляем опираясь на толщину свариваемого изделия, его тепло и температуропроводность. К примеру, при одинаковом времени сварки низкоуглеродистых и оцинкованных сталей, для оцинковки — режим сварки должен быть более жёстким так, как у оцинковки меньшая температуропроводность.
Контактная сварка низкоуглеродистых оцинкованных сталей
При сварке сталей с покрытием, к примеру оцинковки, происходит интенсивное испарения цинка, поскольку его температура кипения составляет 906 °С, поэтому есть большая вероятность его попадания в сварочную ванну. В последствии это способствует образованию пор и кристаллизационных трещин в сварном шве.
Технологическое решение этой проблемы осуществляется двумя способами: механическим (щетками, абразивным кругом) или термическим (газовой горелкой). И возможно удаление слоя цинка химическим способом — за счет обработки металла кислотой с последующей ее нейтрализацией щелочью, промывкой водой и сушкой.
Импульсная контактная сварка
Данный способ сварки производится в две стадии. Вначале деформируют и удаляют цинковое покрытие из зоны сварки путем подачи предварительного импульса тока для нагрева поверхности выше температуры плавления цинка, но ниже температуры образования сварной точки. Затем подают основной импульс тока до образования сварной точки.
На фото показаны примеры контактной сварки оцинковки с применением метода контактной импульсной сварки.
Недостатком этого способа является то, что при деформации покрытия происходит уменьшение толщины покрытия, а основная часть его остается в зоне контактов электрод-деталь и деталь-электрод. Это не обеспечивает надлежащее качество свариваемых деталей и приводит к увеличению времени сварки
Как осуществляется сварка оцинкованной стали
Цинковое покрытие толщиной от 2 до 150 мкм наносится на стальной металлопрокат в целях защиты от коррозионного окисления. При таком покрытии на поверхности металла образуется пленка из оксида цинка, которая защищает сталь от внешней среды. Кристаллическая структура этой пленки очень плотная, содержащая минимальное количество пор, благодаря чему и обеспечивается надежная защита металла.
Следует отличать оцинкованную сталь от «нержавейки». Цинковое покрытие защищает лишь верхний слой стали, оно недорогое и поэтому оцинкованная сталь дороже обычной в среднем на 10-20%. Нержавейка же является сталью с большим содержанием легирующих элементов, которые препятствуют коррозии по всей толщине, а стоимость такой стали в 5-10 раз выше, чем аналогичный по габаритам черный прокат.
Поскольку оцинкованный металл в своем сечении практически целиком состоит из обычной стали, технологический процесс сварки оцинковки отличается только отдельными особенностями.
Сварка кровельных конструкций профнастила регламентируется ведомственными нормами ВСН 349-87. Сварка оцинкованного металла производится по ГОСТ 5264-80 и 11534-75, которые устанавливают требования к геометрическим параметрам соединений. Отдельных стандартов для сварки деталей из оцинковки нет, но ведомства и предприятия могут разрабатывать собственные нормативные требования и технические условия для выполнения таких работ.
Подготовка
Сварка оцинкованной стали – это работа, доступная даже сварщикам-любителям. Перед проведением работы рекомендуется потренироваться на каких-либо похожих обрезках, чтобы «набить руку» и отрегулировать настройки аппарата.
Сварщик должен соблюдать ряд мер личной безопасности:
- работу нужно производить в обычной защитной маске и респираторе, либо в маске с вентиляционным устройством;
- перчатки с теплоизоляционным покрытием должны иметь резиновое покрытие.
Сварка оцинковки производится любым из основных способов соединения:
- Ручная сварка – для стали толщиной от 1,5 мм.
- Сварка полуавтоматическим аппаратом – применяется для металла более 0,6 мм толщиной.
- Контактная точечная сварка – предназначена в первую очередь для соединения жести толщиной до 0,45 мм.
- Газовая сварка ацетилен-кислородной смесью – подходит для стали любой толщины.
Независимо от выбранного метода сварки, необходимо принимать во внимание ряд условий:
- Температура плавления цинка (420°C) ниже температуры плавления стали (1100-1200°C), уже при температуре в 906°C происходит его испарение. Пары цинка в воздухе загрязняют атмосферу и оказывают вредное влияние на здоровье сварщика.
- Расплав цинка вспенивается и попадает в структуру стали, нарушая заданные параметры металла, а цинк, затекающий в сварной шов приводит к потере его качества.
- Шов выполняется «наплывом», электрод либо горелка подводится многократно, короткими касаниями.
- Не следует варить большие участки одним швом, следует контролировать качество сварочного шва.
- Перед свариванием цинк должен выгореть полностью, чтобы избежать вспенивания шва.
- При толщине стали более 4 мм, в сварном соединении делается фаска на 1/3 толщины листа.
- От выгорания цинка на металл можно положить асбестовую ткань, либо просто мокрую ткань.
Удаление покрытия
Первая технологическая операция при сварочных работах по оцинковке – это удаление цинкового покрытия.
Самый быстрый способ очистки металла – нагрев детали газовой горелкой. Однако, такой способ не безопасен, так как цинк выделяется в виде ядовитых паров.
При небольших объемах сварки в условиях мастерской снятие цинкового покрытия производится механическим способом – наждачной бумагой, напильником, зачистным кругом на УШМ. Можно применять очистку нагревом либо кислотой, но эти способы приводят к образованию вредных испарений.
При больших объемах сварочных работ возможно травление оцинковки с помощью кислоты. Но работа с кислотой требует повышенных мер по пожарной безопасности.
При сварке оцинкованных труб как с внешней, так и с внутренней стороны соединения производится удаление цинкового покрытия, а затем с помощью кислоты или щелочного раствора производится обезжиривание поверхности.
Применение инвертора
Аппаратом для электродуговой ручной сварки целесообразно варить сталь толщиной не менее 1,5 мм. Более тонкий металл легко прожигается и требует определенной сноровки при работе и чувствительной регулировки аппарата. Сварка производится при обратной полярности тока, при котором на деталь крепится клемма «минус», а на держатель – «плюс».
Скорость проварки шва должна быть меньше, чем при сваривании стали такой же толщины. Это снижение должно составлять не менее 10% и не более 20%. Отличается сила тока:
- Если сварка производится обычными электродами ОЗС-4, УОНИ-13/45 и 13/55, МР-3, то сила тока должна быть меньше на 5-10А, чем для неоцинкованной стали.
- Если сварка выполняется электродами для оцинковки ЦУ-5, ЦЛ-20, ЦЛ-39 и другие, то сила тока устанавливается на 10-50А больше, при этом зазор между свариваемыми элементами должен быть больше, чем при соединении неоцинкованной стали такой же толщины.
Электрод наклоняется к заготовке не более, чем на 45°, иначе может произойти прожигание металла. Инвертор требует аккуратной настройки силы тока и стабильного напряжения, поскольку при малом токе шов будет не проварен, а слишком высокая сила тока также приведет к сквозному прогоранию соединения и испарению цинка на большой площади поверхности. При перепадах электричества возможно прилипание электрода к металлу и нарушение целостности шва.
Выбор марки электрода должен производиться с учетом требований к шовному соединению:
- Электроды с рутиловым покрытием обеспечивают более прочное соединение, но шов будет требовать дополнительной антикоррозионной обработки.
- Электроды с содержанием сильноосновных флюсов качественно герметизируют шов, обеспечивая ему надежную защиту от коррозии, но прочность шва будет снижена на 15-25%.
Примерный режим применения электродов представлен в таблице.
Наибольшая сложность при ручной сварке – это правильное регулирование силы тока и времени контакта электрода с поверхностью.
Использование полуавтомата
На многих полуавтоматах существует режим сварки «Synergic», при котором в настройках можно выбрать определенный тип работы (пресет), наиболее оптимально подходящий для нужного вида металла. Если такой режим отсутствует, потребуется дополнительное время на отстройку аппарата и, возможно, эксперимент со сваркой какой-либо обрези.
Сварка на полуавтоматах может производиться либо с применением присадок, подающихся по рукаву, либо в качестве защитной среды может использоваться аргон.
Проволока подбирается в зависимости от толщины деталей.
Если напряжение в сети меньше 220В, диаметр проволоки уменьшается на 0,2 мм от рекомендуемой.
Горелка наклоняется под углом 70-75º к поверхности соединения при выполнении переплавляющего шва и 20-30º при выполнении заполняющего. При этом припой (присадка) должен располагаться перед пламенем, чтобы оно не выжигало покрытие металла.
Применение присадочных материалов, изготовленных на основе меди, позволяет создать среду защитного газа в районе сварки. Такая технология имеет ряд преимуществ:
- сварочный шов и поверхность металла вокруг него защищены от коррозии;
- минимальное разбрызгивание расплава;
- флюс потребляет значительное количество выделяемого тепла, предотвращая таким образом нагрев большой площади металла;
- впоследствии шов легко поддается обработке.
Температура плавления медных присадок ниже, чем у стали, поэтому такой вид сварки является скорее пайкой металла, но с обеспечением прочного соединения. Отметим, что этот способ позволяет избежать повреждений цинкового слоя.
В зависимости от содержания этих добавок, присадки задают нужные качества сварному шву:
- Присадка кремниевая CuSi3 позволяет легко обрабатывать шов, но снижает его прочностные качества, так как кремний обладает высокой текучестью.
- Присадка с алюминием CuAl8 применяется для оцинкованных сталей с большим содержанием этого легирующего элемента.
- Кремний-марганцевая добавка CuSi2Mn предназначена для создания швов с повышенной прочностью.
Во время сварки трубопроводов с питьевой водой применяются флюсы марки HLS-B, безопасные для здоровья и быстро растворяющиеся в воде. При нагреве флюс сначала становится белым, а затем прозрачным, что свидетельствует о готовности к началу процесса пайки.
Металлы толщиной до 4 мм могут спаиваться за один проход, но для больших толщин требуется сварка в несколько проходов. После выполнения сварки производится удаление остатков припоя с помощью щетки и воды. Внутри труба заполняется водой на сутки, после чего промывается.
Контактная сварка
Точечная сварка может проводиться на металле любой толщины, но лучше всего ее проводить на жести, поскольку очень тонкую оцинковку трудно соединить другими способами. Для сварки оцинкованных сталей на аппаратах контактной сварки применяются электроды марок БрХ и БРХЦр, изготовленные на основе бронзы.
Аппараты для точечной сварки могут работать на постоянном или переменном токе, а специализированное оборудование для сварки жести и оцинковки, помимо этого, обладают тремя дополнительными режимами подачи импульса:
- предварительный нагрев зоны соединения;
- процесс сварки;
- завершающая термическая обработка.
Прочность сварного шва при таком способе соединений выше, чем у самих соединяемых элементов, поэтому данный тип сварки распространен при соединении элементов автомобильных кузовов.
Следует также заметить, что контактная сварка обеспечивает равномерное проваривание шва по всей его длине, что затруднительно обеспечить при ручной сварке. Поэтому контактный аппарат целесообразно устанавливать в мастерских, которые регулярно в больших объемах сваривают изделия из оцинковки.
При проведении точечной сварки листов толщиной свыше 1,5 мм рекомендуется проведение проковки. Проковка – это ударное воздействие на шов в процессе остывания, которое производится молотком либо кувалдой.
Существенным минусом точечной сварки является большой расход электроэнергии на сварочных аппаратах.
Завершение работы
После проведения сварочной работы требуется осуществить вентиляцию помещения, и произвести уборку цинковой стружки.
Следует учитывать, что очищенные участки будут подвергаться коррозии и вызывать снижение качества всей конструкции. Поэтому после завершения работы с них необходимо удалить окалину, обработать шов шлифованием и нанести защитное покрытие.
Поверхность в районе сварного шва должна покрываться краской либо антикоррозионным покрытием. Хорошим вариантом может служить краска, содержащая 94% цинковой пыли. Возможен вариант наплавления цинковой проволоки, либо прутков, изготовленных из цинково-кадмиевого сплава.
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ОЦИНКОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ Ненарокомов Г.К.
В статье исследуются основные технологические способы точечной сварки металлов с цинковым покрытием. Рассмотрены виды и свойства цинковых покрытий, применяемых в автомобилестроении. Установлено, что сварка на мягких режимах с применением модификаций тока наиболее благотворно влияет на качество сварных соединений.
Текст научной статьи
Контактная точечная сварка играет важнейшую роль в современном автомобилестроении, благодаря высокой производительности, низкой стоимости и универсальности. Однако широкое применение различного рода покрытий создает некоторые трудности при использовании данного способа. На протяжении достаточно долгого времени цинковое покрытие является наиболее часто применяемым при производстве автомобиля. Данное покрытие получают путем погружения стальной заготовки в ванну расплавленного цинка. При этом существуют два основных способа горячего цинкования. Применение каждого, из которых, влияет на химический состав покрытия и, следовательно, на свариваемость. Первый способ заключается в простом погружении заготовки в ванну расплавленного цинка. Такое покрытие будет состоять на 99% из чистого цинка с примесью алюминия 0,3-0,6 %. При втором способе заготовку нагревают до 450-590 градусов Цельсия сразу после того как сталь выходит из цинковой ванны. За счет нагрева происходит диффузия покрытия со сталью и покрытие будет содержать 90% цинка 9% железа, а также около 0,15-0,4 % алюминия. Известно, что наличие алюминия в химическом составе имеет ключевое влияние на срок службы электродов. Именно склонность к загрязнению электрода, которое влияет не только на срок службы, но и на электросопротивление в контакте электрод-деталь основная проблема при оптимизации сварочных параметров для сварки оцинкованных сталей. Современная методика сварки оцинкованных сталей предполагает использования модификаций тока, таких как, добавление дополнительного предварительного импульса тока или плавное увеличение основного сварочного импульса (рампа). Однако сварку оцинкованных сталей можно осуществлять в соответствии с практически любой из существующих циклограмм. При этом существует возможность сварки, как на мягких, так и на жестких режимах. Исследование авторов [1,129] показало, что при одиночном сварочном импульсе без каких либо модификаций длительностью 240 мс цинковое покрытие удаляется полностью из зоны сварки на 120-140 мс (рисунок 1). Рис. 1. Поверхность детали на 120 мс. Цинк полностью выдавлен При этом температурный градиент направлен от верхнего электрода к нижнему. Соответственно цинк выдавливается сначала с поверхностью между верхним электродом и деталью, затем с поверхности между нижним электродом и деталью. При добавлении предварительного сварочного импульса или рампы порядок выдавливания цинка не меняется. Однако меняется характер распределения теплоты, вместо распределения от верхнего электрода к нижнему, нагрев распространяется от контакта деталь-деталь. Однако увеличение длительности модификаций может инициировать преждевременный рост литого ядра. В целом же при использовании модификаций тока рост ядра происходит плавно и более равномерно. Также было установлено, что при сварке оцинкованных сталей на жестких режимах, в некоторых случаях, формирование ядра было неравномерным, а само ядро получалось не полным. Часто расплавление начиналось в контакте электрод-деталь раньше чем в контакте деталь-деталь, что приводило к выплескам. Предварительный импульс и рампа при сварке оцинкованных сталей улучшают формирования ядра, ускоряют процесс перехода стали из холодного состояния в расплавленное. Более равномерный нагрев позволяет электродам полностью выдавить цинк из контактных поверхностей, а также сформировать полноценный уплотняющий поясок вокруг точки. Уплотняющий поясок препятствует чрезмерному росту ядра и предотвращает конечный выплеск. Расположение уплотняющего пояска показано на рисунке 2. Рис.2. Схема контактной сварки.1- свариваемые детали, 2- электроды, 3- источник питания, 4-зона расплавленного металла, 5- уплотняющий поясок. Сварка на жестких режимах не может обеспечить качества равноценного тому, какое можно получить, используя мягкие режимы. Уплотняющий поясок не успевает достаточно сформироваться вокруг зоны расплавленного металла, и металл ядра может выдавливаться сквозь него в виде выплеска. В результате ядро получается неравномерным и гораздо более тонким, чем ядро точки, сваренной на мягких режимах. В дополнение интенсивная генерация теплоты провоцирует чрезмерное тепловыделение в контакте электрод-деталь. В результате чего происходит повышенный массоперенос между электродом и деталью, что изменяет порядок удаления цинка из зоны сварки. Это же касается и чрезмерного увеличения времени сварочного импульса.[2,63] При сварке оцинкованных сталей особенно важно снизить до минимума массоперенос между электродом и деталью. Так как велика вероятность образования локального плавления и образования легкоплавких эвтектик (цинка с медью). При проявлении этого феномена резко возрастает скорость массопереноса. После выключения тока и снятия сварочного усилия локальные связи разрушаются от действия упругих сил, накопленных при деформации микровыступов, а также от распорного эффекта. При подъеме электрода на нем остаются частицы цинка перешедшего в результате диффузии, а на поверхности детали остаются частицы электродного металла. Очень важно подобрать именно то время сварочного импульса, которое обеспечит удовлетворительный диаметр литого ядра. Даже небольшое превышение необходимого времени сварки значительно увеличит количество частиц цинка на поверхности электрода. [3, 241] На рисунках 4,5 показаны фотографии поверхности электрода после сварочного цикла с превышенным временем сварки. Рис.3. Поверхность электрода после цикла сварки, в котором время было превышено на 40 мс. Рис.4. Поверхность электрода после цикла сварки, в котором время было превышено на 80 мс. Таким образом, можно сделать следующие выводы о сварке оцинкованных сталей: 1. Применение модификаций тока в начале сварочного цикла положительно сказывается на сварочном соединении, так как значительно улучшает процесс формирования литого ядра. При этом и рампа и предварительный импульс тока оказывают примерно одинаковое воздействие на ядро и цинковое покрытие. 2. Мягкие режимы предпочтительны при сварке оцинкованных сталей, так как они обеспечивают полноценное формирование сварочной точки и более глубокое проплавление контактных поверхностей. 3. Чрезмерное завышение времени сварки значительно увеличивает скорость массопереноса между электродом и деталью.
Читайте также: