СВАРКА МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ ТОЛЩИНЫ

В промышленных условиях серийное оборудование используется для точечной сварки малоуглеродистой стали толщиной до 6 мм. Сварка стали большей толщины требует применения специального оборудова­ния и особых технологических приемов.

Точечной сварке подвергается как горячекатаная, так и холоднокатаная сталь. Горячекатаная сталь имеет слой окалины (иногда также и ржавчины) и перед точечной сваркой очищается травлением (в нагретой 10%-ной серной кислоте с нейтрализацией в растворе NaOH и промывкой в горячей воде), опескоструиванием (с последующей обдувкой струей сжатого воздуха) или механически (наждачным кругом, напильником, шкуркой). Лучшие результаты дает травление. Очистка стальной проволочной щеткой не полностью удаляет окалину и не является полноценной.

Холоднокатаная сталь свободна от окалины и специальной очистки не требует (если в процессе транспортировки и хранения она не покры­вается ржавчиной и не загрязняется). Тонкая масляная пленка выдавли­вается электродами и не препятствует точечной сварке,

Малоуглеродистая сталь толщиной до 6 мм обычно сваривается по простейшему циклу: сварочный ток протекает непрерывно, и усилие на электродах остается постоянным на протяжении всего процесса.

Малоуглеродистая сталь относительно мало чувствительна к терми­ческому воздействию сварки. При толщине до 6 мм ее можно хорошо сваривать как с большой скоростью нагрева (жесткий режим), так и с малой скоростью нагрева (мягкий режим). В первом случае требуются машины большой мощности, но достигается высокая про­изводительность труда, уменьшается расход электроэнергии и умень­шаются деформации конструкции. В крупносерийном и массовом произ­водствах увеличение мощности оборудования, как правило, окупается.

Длительность сварки стали толщиной до 6 мм на жестких режимах лежит в пределах 0,15—1,5 сек. При использовании серий­ного оборудования нецелесообразно уменьшать t_cв ниже 0,2 сек., так как при очень малых t_cв незначительные колебания в величине t_cв могут приводить к заметным колебаниям прочности точки.

Необходимый ток зависит от толщины деталей, длительности его включения, от приложенного к электродам усилия и размера их кон­тактной поверхности. Интенсивность нагрева при точечной сварке при­близительно пропорциональна квадрату плотности тока

где F - площадь контактной поверхности электрода. Необходимая плот­ность тока растет с увеличением приложенного усилия и с уменьше­нием длительности нагрева. Чрезмерное увеличение j ведет к выплескам и быстрому износу электродов; малая j замедляет процесс и ухудшает провар. Медленный нагрев способствует значительному росту зерна вокруг ядра точки.

При жестких режимах [t_cв = (0,1—0,2)δ, где δ - толщина более тонкой детали] плотность тока обычно лежит в пределах 120—360 а/мм² (j растет с уменьшением толщины деталей). Сварка на мягких режимах обычно производится при j=80 - 160 а/мм², причем t_cв составляет 0,8—3 сек, для деталей толщиной 1—3 мм.

Как указывалось выше, усилие, которое должно быть приложено к электродам, зависит от толщины свариваемых деталей и от длитель­ности нагрева. При сварке горячекатаной малоуглеродистой стали толщиной до 6 мм Р=(60 - 200) δ, где δ —толщина одной детали в мм и Р — усилие в кг (меньший коэффициент соответствует сварке более тонких деталей). При сварке горячекатаной стали удельное давление на электроды характеризуется следующими цифрами:

2—3 кг/мм² при сварке на мягком режиме стали толщиной 0,5 - 3 мм

4—8 кг/мм² при сварке на мягком режиме стали толщиной 4 — 6 мм

2—5 кг/мм² при сварке на жестком режиме стали толщиной 0,5 — 2 мм

6—10 кг/мм² при сварке на жестком режиме стали толщиной 3 — 6 мм.

Меньшие цифры соответствуют меньшей толщине металла. При сварке наклепанной холоднокатаной стали желательно повышать удель­ные давления на 20 – 30%.

При сварке стали рабочая часть электрода обычно выполняется в виде усеченного конуса с плоским контактом, реже в виде цилиндра со сферической контактной поверхностью. При плоском контакте его диаметр

d_э = 2δ - 3 мм, (47)

где δ —толщина более тонкой из свариваемых деталей в мм.

При нормальной эксплуатации увеличение диаметра контактной по­верхности электрода е результате его износа не должно превышать 15-20%

Сферическая контактная поверхность электродов при сварке стали обычно имеет радиус 50 — 75 мм.

При сварке малоуглеродистой стали электроды изготовляются из меди или ее сплавов повышенной твердости (для уменьшения износа), обладающих электропроводностью не ниже 75% электропроводности чистой меди.

Фактический размер сварной точки (диаметр или площадь сечения ее ядра) зависит от принятого технологического режима сварки. При рациональном технологическом процессе диаметр ядра составляет (0,9—1,3) d_э , где d_э —диаметр контактной поверхности электрода. Предел прочности при испытании сварной точки на срез для малоуглеродистой стали составляет в сред­нем 30 кг/мм², уменьшаясь с увеличением диаметра точки.

В табл. приведены ориентировочные режимы точеч­ной сварки малоуглеродистой стали (жесткие и мягкие), соответствующие применению машин автоматического и неавтомати­ческого действия. При сварке деталей неодинаковой толщины режим определяется толщиной более тонкой детали (ток повышается на 10— 25%). Так же приходится поступать при одновременной сварке трех деталей.