Конденсаторная сварка гост. Виды контактной сварки

государственный стандарт

СОЮЗА ССР

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И РАЗМЕРЫ

ГОСТ 15878-79

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

УДК 621.791.76.052:006,354 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КОНТАКТНАЯ СВАРКА. СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ

Конструктивные элементы и размеры

Resistance welding. Welded joints.

Design elements and dimensions

ГОСТ 15873-70

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 мая 1979 г. № 1926 срок действия установлен

1. Настоящий стандарт устанавливает конструктивные элементы и размеры расчетных сварных соединений из сталей, сплавов на железоникелевой и никелевой основах, титановых, алюминиевых, магниевых л медных сплавов, выполняемых контактной точечной, рельефной и шовной сваркой.

Стандарт не распространяется на сварные соединения, выполняемые контактной сваркой без расплавления металла.

2. В стандарте приняты следующие обозначения способов контактной сварки:

/С т - точечная;

Кр -рельефная;

К ш - шовная.

Для конструктивных элементов сварных соединений приняты следующие обозначения:

s и 51-толщина детали;

d - расчетный диаметр литого ядра точки или ширина литой зоны шва;

h и hi - величина проплавления;

g и g\ - глубина вмятины;

t - расстояние между центрами соседних точек в ряду;

с- расстояние между осями соседних рядов точек при цепном расположении;

С\ - расстояние между осями соседних рядов точек при шахматном расположении;

Издание официальное Перепечатка воспрещена

с 01.07. 1980 г. до 01.07. 1985 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

(§) Издательство стандартов, 1979

I - длина литой зоны шва;

f ~ величина перекрытия литых зон шва;

1\ - длина неперекрытой части лигой зоны шва;

В - величина нахлестки;

и - расстояние от центра точки или оси шва до края нахлестки;

п - число рядов точек.

3. Конструктивные элементы сварных соединений, их размеры должны соответствовать указанным на черт. 1, 2, 3 и в табл. 1, 3, 5 для соединений группы Айв табл. 2, 4, 6^ для соединений группы Б.

Группа соединения должна быть установлена при проектировании в зависимости от требований к сварной конструкции и особен-ноет ей технологического процесса сварки.

4. Величина нахлестки В для многорядных швов при цепном расположении точек В~2и + с (п-1); при шахматном расположении точек В = 2и + С\ (п-1).

5. В зависимости от вида нахлестки сварного соединения величину нахлестки В следует определять в соответствии с черт. 4.

6. Расстояние от центра точки или оси шва до края нахлестки и должно быть не менее половины минимальной величины нахлестки.

7. Допускается сварка деталей неодинаковой толщины; при этом размеры конструктивных элементов следует выбирать по детали меньшей толщины.

В случае - >2 минимальные величины нахлестки В у расстоя-

ние между центрами соседних точек в ряду t и расстояние между осями соседних рядов точек с следует увеличить в 1,2-1,3 раза.

8. При сварке трех и более деталей расчетный диаметр литого ядра точки d следует устанавливать раздельно для каждой пары сопрягаемых деталей. Допускается сквозное проплавление средних деталей.

9. Величина проплавления h y hi должна быть для магниевых сплавов от 20 до 70%, титановых---от 20 до 95% и остальных металлов и сплавов - от 20 до 80% толщины деталей.

10. При шовной контактной сварке величина перекрытия литых зон герметичного шва / должна быть не менее 25% длины литой зоны шва L

При шовной контактной сварке деталей толщиной менее 0,6 мм допускается уменьшение величины перекрытия литых зон шва до значений, гарантирующих герметичность сварного шва.

11. Глубина вмятины g y gi не должна быть более 20% толщины

детали. При сварке деталей с отношением - >2, в случае при-менения одного из электродов с увеличенной плоской рабочей по-

верхностью, а также при сварке в труднодоступных местах допускается увеличение глубины вмятины до 30% толщины детали.

Конструктивные элементы сварных соединений,

выполненных контактной точечной сваркой

а-неллакированные металлы; б - плакированные металлы; в -детали неравной толщины; 2 - разноименные металлы

Конструктивные элементы сварных соединений, выполненных контактной рельефной сваркой

Ппспе сдарки

Конструктивные элементы сварных соединений, выполненных контактной шовной сваркой

	Однорядный ш<	эв В, не менее	не м ен ее

Св. 0,3 до 0,4
Св. 0,4 до 0,6
Св. 0,6 до 0,7
Св. 0,7 до 0,8
Св. 0,8 до 1,0
Св. 1,0 до 1,3
Св. 1,3 до 1,6
Св. 1,6 до 1,8
Св. 1,8 до 2,2
Св. 2,2 до 2,7
Св. 2,7 до 3,2
Св 3,2 до 3,7
Св. 3,7 до 4,2
Св. 4,2 до 4,7
Св. 4,7 до 5,2
Св. 5,2 до 5,7
Св. 5,7 до 6,0

соединения		Однорядный шов В, не менее
соединения		Стали, сплавы на железоникелевой и никелевой основах, титановые сплавы	Алюминиевые, магниевые и медные сплавы

	Св. 0.3 до 0,4
	Св. 0,4 до 0,5
	Св. 0,5 до 0,6
	Св. 0,6 до 0,8
	Св. 0,8 до 1,0
	Св. 1.0 до 1,3
	Св 1,3 до 1,6
	Св. 1,6 до 1,8
	Св. 1,8 до 2,2
	Св. 2,2 до 2,7
	Св. 2,7 до 3,2

Примечание. Допускается уменьшение размеров t и с, при этом размер d должен соответствовать указанным в таблице.

Гр уппа соединения		d, не менее	Однорядный шов В, не менее

	Св, 0,3 до 0,4
	Св. 0,4 до 0,6
	Св, 0,6 до 0,7
	Св, 0,7 до 0,8
	Св 0,8 до 1,0
	Св. 1,0 до 1,3
	Св. 1,3 до 1,6
	Св. 1,6 до 1,8
	Св. 1,8 до 2,2
	Св. 2,2 до 2,7

Продолжение табл. 3

соединения		d, не менее	Однорядный шов В, не менее
	Св. 2,7 до 3,2
	Св. 3,2 до 3,7
	Св. 3,7 до 4,2
	Св 4,2 до 4,7
	Св. 4,7 до 5,2
	Св. 5,2 до 5,7
	Св. 5,7 до 6,0

Таблица 4

Г руппа соединения		Однорядный шов В, d, не менее Н е ыен ее

	Св. 0,3 до 0,4
	Св 0,4 до 0.5
	Св. 0,5 до 0,6
	Св. 0,6 до 0,8
	Св. 0,8 до 1,0
	Св. 1,0 до 1,3
	Св. 1,3 до 1,6
	Св. 1,6 до 1,8
	Св. ] ,8 до 2,2
	Св. 2,2 до 2,7
	Св. 2,7 до 3,2
	Св. 3,2 до 3,7
	Св. 3,7 до 4,2
	Св. 4,2 до 4,7
	Св. 4,7 до 5,2
	Св. 5,2 до 5,7
	Св. 5,7 до 6,0

				Однорядный шов В, не менее
Способ сварки			d, не менее	Стали, сплавы на железоникелевой и никелевой основах, титановые сплавы	Алюминиевые, магниевые и медные сплавы

		Св. 0,3 до 0,4
		Св. 0,4 до 0,6
		Св 0,6 до 0,8
		Св 0,8 до 1,0
		Со 1,0 до 1,3
		("в 1,3 до 1,6
		г:в 1,6 до 1,8
		Св. 1,8 до 2,2
		Св. 2,2 до 2,7
		Св. 2,7 до 3,2
		Св. 3,2 до 3,7
		Св. 3,7 до 4,0
					Таблица 6
				Однорядный шов В, не менее
Способ сварки	Группа соединения		d, не менее	Стали, сплавы на железоникелевой и никелевой основах, титановые сплавы	Алюминиевые, магниевые и медные сплавы

		Св. 0,3 до 0,4
		Св. 0,4 до 0,5
		Св. 0,5 до 0,6
		Св 0,6 до 0,8
		Св. 0,8 до 1,0

Продолжение табл. 6

Способ сварки	Группа соединения		d, не менее	Однорядный шов В, не менее
Способ сварки	Группа соединения		d, не менее	Стали, сплавы на железоникелевой и никелевой основах, титановые сплавы	Алюминиевые, магниевые и медные сплавы
		Св. 1,0 до 1,3
		Св. 1,3 до 1,6
		Св. 1,6 до 1,8
		Св. 1,8 до 2,2
		Св, 2,2 до 2,7
		Св. 2,7 до 3,2

Виды нахлестки сварных соединений, выполняемых контактной точечной рельефной и шовной сваркой

Редактор И. В. Виноградская Технический редактор В. Ю. Смирнова Корректор Е. И. Евтеева

Сдано в набор 21.06.79 Подп. в печ. 10.08.79 0,75 п. л. 0,57 уч. -изд. л. Тир. 30000 Цена 3 коп.

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов. Москва, Д-557, Новопресненский пер., 3. Калужская типография стандартов, ул. Московская, 256. Зак. 1727

1. Физические основы сварки

Сварка - это технологический процесс получения неразъёмного соединения материалов за счёт образования атомной связи. Процесс создания сварного соединения протекает в две стадии.

На первой стадии необходимо сблизить поверхности свариваемых материалов на расстояние действия сил межатомного взаимодействия (около 3 А). Обычные металлы при комнатной температуре не соединяются при сжатии даже значительными усилиями. Соединению материалов мешает их твердость, при их сближении действительный контакт происходит лишь в немногих точках, как бы тщательно они не были обработаны. На процесс соединения сильно влияют загрязнения поверхности - окислы, жировые пленки и пр., а также слои абсорбированных примесных атомов. Ввиду указанных причин выполнить условие хорошего контакта в обычных условиях невозможно. Поэтому образование физического контакта между соединяемыми кромками по всей поверхности достигается либо за счёт расплавления материала, либо в результате пластических деформаций, возникающих в результате прикладываемого давления. На второй стадии осуществляется электронное взаимодействие между атомами соединяемых поверхностей. В результате поверхность раздела между деталями исчезает и образуется либо атомная металлическая связи (свариваются металлы), либо ковалентная или ионная связи (при сварке диэлектриков или полупроводников). Исходя из физической сущности процесса образования сварного соединения различают три класса сварки: сварка плавлением, сварка давлением и термомеханическая сварка (рис. 1.25).

Рис. 1.25.

К сварке плавлением относятся виды сварки, осуществляемой плавлением без приложенного давления. Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и «джоулево тепло». В этом случае расплавы соединяемых металлов объединяются в общую сварочную ванну, а при охлаждении происходит кристаллизация расплава в литой сварочный шов.

При термомеханической сварке используется тепловая энергия и давление. Объединение соединяемых частей в монолитное целое осуществляется за счет приложения механических нагрузок, а подогрев заготовок обеспечивает нужную пластичность материала.

К сварке давлением относятся операции, осуществляемые при приложении механической энергии в виде давления. В результате металл деформируется и начинает течь, подобно жидкости. Металл перемещается вдоль поверхности раздела, унося с собой загрязненный слой. Таким образом, в непосредственное соприкосновение вступают свежие слои материала, которые и вступают в химическое взаимодействие.

2. Основные виды сварки

Ручная электродуговая сварка. Электрическая дуговая сварка в настоящее время является важнейшим видом сварки металлов. Источником тепла в данном случае служит электрическая дуга между двумя электродами, одним из которых является свариваемые заготовки. Электрическая дуга является мощным разрядом в газовой среде.

Процесс зажигания дуги состоит из трех стадий: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод электрода на 3-5 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание производится с целью разогрева электрода (катода) до температуры интенсивной экзо- эмиссии электронов.

На второй стадии эмитированные электродом электроны ускоряются в электрическом поле и вызывают ионизацию газового промежутка «катод-анод», что приводит к возникновению устойчивого дугового разряда. Электрическая дуга является концентрированным источником тепла с температурой до 6000 оС. Сварочные токи достигают 2-3 кА при напряжении дуги (10-50) В. Наиболее часто применяется дуговая сварка покрытым электродом. Это ручная дуговая сварка электродом, покрытым соответствующим составом, имеющим следующее назначение:

1. Газовая и шлаковая защита расплава от окружающей атмосферы.

2. Легирование материала шва необходимыми элементами.

В состав покрытий входят вещества: шлакообразующие - для защиты расплава оболочкой (окислы, полевые шпаты, мрамор, мел); образующие газы СО2, СН4, ССl4; легирующие - для улучшения свойств шва (феррованадий, феррохром, ферротитан, алюминий и др.); раскислители - для устранения окислов железа (Ti, Mn, Al, Si и др.) Пример реакции раскисления : Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.

Рис. 1.26. : 1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - флюсовая корочка, 4 - газовая защита, 5 - электрод, 6 - покрытие электрода, 7 - сварная ванна

Рис. 1.26 иллюстрирует сварку покрытым электродом. По указанной выше схеме между деталями (1) и электродом (6) зажигается сварочная дуга. Обмазка (5) при расплавлении защищает сварочный шов от окисления, улучшает его свойства путем легирования. Под действием температуры дуги электрод и материал заготовки плавятся, образуя сварную ванну (7), которая в дальнейшем кристаллизуется в сварной шов (2), сверху последний покрывается флюсовой корочкой (3), предназначенной для защиты шва. Для получения качественного шва сварщик располагает электрод под углом (15-20)0 и перемещает его по мере расплавления вниз для сохранения постоянной длины дуги (3-5) мм и вдоль оси шва для заполнения разделки шва металлом. При этом обычно концом электрода совершают поперечные колебательные движения для получения валиков требуемой ширины.

Автоматическая сварка под флюсом.

Широко применяют автоматическую сварку плавящимся электродом под слоем флюса. Флюс насыпается на изделие слоем толщиной (50-60) мм, в результате чего дуга горит не в воздухе, а в газовом пузыре, находящемся под расплавленном при сварке флюсом и изолированным от непосредственного контакта с воздухом. Этого достаточно для устранения разбрызгивания жидкого металла и нарушения формы шва даже при больших токах. При сварке под слоем флюса обычно применяют силу тока до (1000-1200) А, что при открытой дуге невозможно. Таким образом, пари сварке под слоем флюса можно повысить сварочный ток в 4-8 раз по сравнению со сваркой открытой дугой, сохранив при этом хорошее качество сварки при высокой производительности. При сварке под флюсом металл шва образуется за счет расплавления основного металла (около2/3) и лишь примерно 1/3 за счет электродного металла. Дуга под слоем флюса более устойчива, чем при открытой дуге. Сварка под слоем флюса производится голой электродной проволокой, которая с катушки подается в зону горения дуги сварочной головкой автомата, перемещаемой вдоль шва. Впереди головки по трубе в разделку шва поступает зернистый флюс, который, расплавляясь в процессе сварки, равномерно покрывает шов, образуя твердую корочку шлака.

Таким образом, автоматическая сварка под слоем флюса отличается от ручной сварки по следующим показателям: стабильное качество шва, производительность в (4-8) раз больше, чем при ручной сварке, толщина слоя флюса - (50-60) мм, сила тока - (1000-1200) А, оптимальная длина дуги поддерживается автоматически, шов состоит на 2/3 из основного металла и на 1/3 дуга горит в газовом пузыре, что обеспечивает отличное качество сварки.

Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка является принципиально новым видом процесса соединения металлов, изобретенном и разработанным в ИЭС им. Патона. Свариваемые детали покрываются шлаком, нагреваемом до температуры, превышающей температуру плавления основного металла и электродной проволоки.

На первой стадии процесс идет так же, как и при дуговой сварке под флюсом. После образования ванны из жидкого шлака горение дуги прекращается и оплавление кромок изделия происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через расплав. Электрошлаковая сварка позволяет сваривать большие толщи металла за один проход, обеспечивает большую производительность, высокое качество шва.

Рис. 1.27. :

1 - свариваемые детали, 2 - сварной шов, 3 - расплавленный шлак, 4 - ползуны, 5 - электрод

Схема электрошлаковой сварки показана на рис. 1.27. Сварку ведут при вертикальном расположении деталей (1), кромки которых так же вертикальны или имеют наклон не более 30 o к вертикали. Между свариваемыми деталями устанавливают небольшой зазор, куда насыпают порошок шлака. В начальный момент зажигается дуга между электродом (5) и металлической планкой, устанавливаемой снизу. Дуга расплавляет флюс, который заполняет пространство между кромками свариваемых деталей и медными формующими ползунами (4), охлаждаемыми водой. Таким образом, из расплавленного флюса возникает шлаковая ванна (3), после чего дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. В этот момент электродуговая плавка переходит в электрошлаковый процесс. При прохождении тока через расплавленный шлак выделяется джоулево тепло. Шлаковая ванна нагревается до температур (1600-1700) 0С, превышающих температуру плавления основного и электродного металлов. Шлак расплавляет кромки свариваемых деталей и погруженный в шлаковую ванну электрод. Расплавленный металл стекает на дно шлаковой ванны, где и образует сварочную ванну. Шлаковая ванна надежно защищает сварочную ванну от окружающей атмосферы. После удаления источника тепла, металл сварочной ванны кристаллизуется. Сформированный шов покрыт шлаковой коркой, толщина которой достигает 2 мм.

Повышению качества шва при электрошлаковой сварке способствует ряд процессов. В заключение отметим основные преимущества электрошлаковой сварки.

Газовые пузыри, шлак и легкие примеси удаляются из зоны сварки по причине вертикального расположения сварного устройства.

Большая плотность сварного шва.

Сварной шов менее подвержен трещинообразованию.

Производительность электрошлаковой сварки при больших толщинах материалов почти в 20 раз превышает аналогичный показатель автоматической сварки под флюсом.

Можно получать швы сложной конфигурации.

Этот вид сварки наиболее эффективен при соединении крупногабаритных деталей типа корпусов кораблей, мостов, прокатных станов и пр.

Электронно-лучевая сварка.

Источником тепла является мощный пучок электронов с энергией в десятки килоэлектронвольт. Быстрые электроны, внедряясь в заготовку, передают свою энергию электронам и атомам вещества, вызывая интенсивный разогрев свариваемого материала до температуры плавления. Процесс сварки осуществляется в вакууме, что обеспечивает высокое качество шва. Ввиду того что электронный луч можно сфокусировать до очень малых размеров (менее микрона в диаметре), данная технология является монопольной при сварке микродеталей.

Плазменная сварка.

При плазменной сварке источником энергии для нагрева материала служит плазма - ионизованный газ. Наличие электрически заряженных частиц делает плазму чувствительной к воздействию электрических полей. В электрическом поле электроны и ионы ускоряются, то есть увеличивают свою энергию, а это эквивалентно нагреванию плазмы вплоть до 20-30 тыс. градусов. Для сварки используются дуговые и высокочастотные плазмотроны (см. рис. 1.17 - 1.19). Для сварки металлов, как правило используют плазмотроны прямого действия, а для сварки диэлектриков и полупроводников применяются плазмотроны косвенного действия. Высокочастотные плазмотроны (рис. 1.19) так же применяются для сварки. В камере плазмотрона газ разогревается вихревыми токами, создаваемыми высокочастотными токами индуктора. Здесь нет электродов, поэтому плазма отличается высокой чистотой. Факел такой плазмы может эффективно использоваться в сварочном производстве.

Диффузионная сварка.

Способ основан на взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов при высоком вакууме. Высокая диффузионная способность атомов обеспечивается нагревом материала до температуры, близкой к температуре плавления. Отсутствие воздуха в камере предотвращает образование оксидной пленки, которая смогла бы препятствовать диффузии. Надежный контакт между свариваемыми поверхностями обеспечивается механической обработкой до высокого класса чистоты. Сжимающее усилие, необходимое для увеличения площади действительного контакта, составляет (10-20) МПа.

Технология диффузионной сварки состоит в следующем. Свариваемые заготовки помещают в вакуумную камеру и сдавливают небольшим усилием. Затем заготовки нагревают током и выдерживают некоторое время при заданной температуре. Диффузионную сварку применяют для соединения плохо совместимых материалов: сталь с чугуном, титаном, вольфрамом, керамикой и др.

Контактная электрическая сварка.

При электрической контактной сварке, или сварке сопротивлением, нагрев осуществляется пропусканием электрического тока достаточной иглы через место сварки. Детали, нагретые электрическим током до плавления или пластического состояния, механически сдавливают или осаживают, что обеспечивает химическое взаимодействие атомов металла. Таким образом, контактная сварка относится к группе сварки давлением. Контактная сварка является одним из высокопроизводительных способов сварки, она легко поддается автоматизации и механизации, вследствие чего широко применяется в машиностроении и строительстве. По форме выполняемых соединений различают три вида контактной сварки: стыковую, роликовую (шовную) и точечную.

Стыковая контактная сварка.

Это вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов. Детали зажимают в электродах-губках, затем прижимают друг к другу соединяемыми поверхностями и пропускают сварочный ток. Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и др. детали по всей площади их торцов. Существует два способа стыковой сварки:

Сопротивлением: в стыке происходит пластическая деформация и соединение образуется без расплавления металла (температура стыков 0,8-0,9 от температуры плавления).

Оплавлением: детали соприкасаются в начале по отдельным небольшим контактным точкам, через которые проходит ток высокой плотности, вызывающий оплавление деталей. В результате оплавления на торце образуется слой жидкого металла, который при осадке вместе с загрязнениями и окисными плёнками выдавливается из стыка.

Таблица 1.4

Параметры машин для стыковой сварки

Тип машин	W,(кВА)	U раб,(В)	Сварок в час.	F,(кН)

Обозначения столбцов: W - мощность машины, Uраб - рабочее напряжение, производительность, F - усилие сжатия свариваемых деталей, S - площадь свариваемой поверхности.

Температура нагрева и сжимающее давление при стыковой сварке взаимосвязаны. Как следует из рис. 1.28, усилие F значительно уменьшается с ростом температуры нагрева заготовок при сварке.

Шовная контактная сварка.

Разновидность контактной сварки, при которой соединение элементов выполняется внахлёстку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва. При шовной сварке образование непрерывного соединения (шва) происходит последовательным перекрытием точек друг за другом, для получения герметичного шва точки перекрывают друг друга не менее чем на половину их диаметра. На практике применяется шовная сварка:

Непрерывная;

Прерывистая с непрерывным вращением роликов;

Прерывистая с периодическим вращением.

Рис. 1.28.

Шовная сварка применяется в массовом производстве при изготовлении различных сосудов. Осуществляется на переменном токе силой (2000-5000) А. Диаметр роликов равен (40-350) мм, усилие сжатия свариваемых деталей достигает 0,6 т, скорость сварки составляет (0,53,5) м/мин.

Точечная контактная сварка.

При точечной сварке соединяемые детали обычно располагаются между двумя электродами. Под действием нажимного механизма электроды плотно сжимают свариваемые детали, после чего включается ток. За счёт прохождения тока свариваемые детали быстро нагреваются до температуры сварки. Диаметр расплавленного ядра определяет диаметр сварной точки, обычно равный диаметру контактной поверхности электрода.

В зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым деталям точечная сварка может быть двусторонней и односторонней.

При точечной сварке деталей разной толщины образующееся несимметричное ядро смещается в сторону более толстой детали и при большом различии в толщине не захватывает тонкой детали. Поэтому применяют различные технологические приёмы, обеспечивающие смещение ядра к стыкуемым поверхностям, усиливают нагрев тонкого листа за счёт накладок, создают рельеф на тонком листе, применяют более массивные электроды со стороны толстой детали и др.

Разновидностью точечной сварки является рельефная сварка, когда первоначальный контакт деталей происходит по заранее подготовленным выступам (рельефам). Ток, проходя через место касания всех рельефов с нижней деталью, нагревает их и частично расплавляет. Под давлением рельефы деформируются, и верхняя деталь становится плоской. Этот способ применяют для сварки деталей небольших размеров. В табл. 1.5 приведены характеристики машин для точечной сварки.

Таблица 1.5

Характеристики машин для точечной сварки

Тип машины	W,(кВА)	U раб,(В)	D,(мм)	F,(кН)	Сварок в час

Обозначения столбцов: W - мощность машины, ираб - рабочее напряжение, D - диаметр электрода, F - усилие сжатия свариваемых деталей, сварок в час - производительность.

Точечная конденсаторная сварка.

Одним из распространенных видов контактной сварки является конденсаторная сварка или сварка запасённой энергией, накопленной в электрических конденсаторах. Энергия в конденсаторах накапливается при их зарядке от источника постоянного напряжения (генератора или выпрямителя), а затем в процессе разрядки преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Накопленную в конденсаторах энергию можно регулировать изменением ёмкости конденсатора (С) и напряжения зарядки (U).

Существует два вида конденсаторной сварки:

Бестрансформаторная (конденсаторы разряжаются непосредственно на свариваемые детали);

Трансформаторная (конденсатор разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые свариваемые детали).

Принципиальная схема конденсаторной сварки приведена на рис. 1.29.

Рис. 1.29. : Тр - повышающий трансформатор, В - выпрямитель, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - сопротивление свариваемых деталей, К - ключ- переключатель

В положении переключателя 1 конденсатор заряжается до напряжения U0. При переводе переключателя в поз. 2 конденсатор разряжается через контактное сопротивление свариваемых деталей. При этом возникает мощный импульс тока.

Напряжение с конденсатора подается на заготовку через точечные контакты площадью ~ 2 мм. Возникающий при этом импульс тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца разогревает область контакта до рабочей температуры сварки. Для обеспечения надежного прижимания свариваемых поверхностей через точечные электроды на детали передается механическое напряжение порядка 100 МПа.

Основное применение конденсаторной сварки состоит в соединении металлов и сплавов малых толщин. Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность.

Для определения эффективности сварки оценим максимальную температуру в области контакта свариваемых деталей (Тmax).

Ввиду того что длительность импульса разрядного тока не превышает 10 -6 с, расчет проведен в адиабатическом приближении, то есть пренебрегая теплоотводом из области протекания тока.

Принцип контактного нагрева деталей представлен на рис. 1.30.

Рис. 1.30.: 1 - свариваемые детали толщиной d = 5*10 -2 см, 2 - электроды площадью S= 3*10 -2 см, С - конденсатор емкостью 500 мкФ, Rк - контактное сопротивление

Преимуществом конденсаторной сварки является незначительная потребляемая мощность, которая составляет (0,1-0,2) кВА. Продолжительность импульса сварочного тока - тысячные доли секунды. Диапазон свариваемых толщин металла находится в пределах от 0,005 мм до 1 мм. Конденсаторная сварка позволяет успешно соединять металлы малых толщин, мелкие детали и микродетали, плохо различимые невооруженным глазом и требующие при сборке применения оптических приборов. Этот прогрессивный способ сварки нашел применение в производстве электроизмерительных приборов и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов и т.д.

Холодная сварка .

Соединение заготовок при холодной сварке осуществляется путем пластического деформирования при комнатной и даже при отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлической связи при сближении соприкосающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатомных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые поверхности металлов.

Свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены от адсорбированных примесей и жировых пленок. Холодной сваркой могут быть выполнены точечные, шовные и стыковые соединения.

На рис. 1.31 представлен процесс холодной точечной сварки. Листы металла (1) с тщательно зачищенной поверхностью в месте сварки помещают между пуансонами (2), имеющими выступы (3). Пуансона сжимают с некоторым усилием Р, выступы (3) вдавливаются в металл на всю их высоту, пока опорные поверхности (4) пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заготовок.

Рис. 1.31.

Холодной сваркой выполняют соединения проволок, шин, труб внахлест и встык. Давление выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, в среднем оно составляет (1-3) ГПа.

Индукционная сварка.

Этим способом преимущественно сваривают продольные швы труб в процессе их изготовления на непрерывных станах и наплавляют твердые сплавы на стальные основания при изготовлении резцов, буровых долот и другого инструмента.

При этом способе металл нагревается пропусканием через него токов высокой частоты и сдавливается. Индукционная сварка удобна тем, что она бесконтактна, токи высокой частоты локализуются вблизи поверхности нагреваемых заготовок. Подобные установки работают следующим образом. Ток высокочастотного генератора подводится к индуктору, который индуцирует вихревые токи в заготовке, и труба разогревается. Станы подобного типа успешно применяют для изготовления труб диаметром (12-60) мм со скоростью до 50 м/мин. Питание током производится от ламповых генераторов мощностью до 260 кВт при частоте 440 кГц и 880 кГц. Изготавливаются так же трубы больших диаметров (325 мм и 426 мм) с толщиной стенки (7-8)мм, со скоростью сварки до (30-40) м/мин.

Особенности сварки различных металлов и сплавов

Под свариваемостью понимают способность металлов и сплавов образовывать соединение с теми же свойствами, что и свариваемые металлы, и не иметь дефектов в виде трещин пор, каверн и неметаллических включений.

При сварке почти всегда возникают остаточные сварочные напряжения (как правило, растягивающие в шве и сжимающие в основном металле). Для стабилизации свойств соединения необходимо снизить эти напряжения.

Сварка углеродистых сталей.

Электродуговая сварка углеродистых и легированных сталей ведется электродными материалами, обеспечивающими необходимые механические свойства. Основная трудность при этом заключается в закалке околошовной зоны и в образовании трещин. Для предупреждения образования трещин рекомендуется:

1) производить подогрев изделий до температур (100-300) 0С;

2) заменять однослойную сварку многослойной;

3) применять электроды с покрытием (сварку ведут на постоянном токе обратной полярности);

4) производить отпуск изделия после сварки до температуры 300 0С.

Сварка высокохромистых сталей.

Высокохромистые стали, содержащие (12-28) % Cr, обладают нержавеющими и жаропрочными свойствами. В зависимости от содержания хрома и углерода высокохромистые стали по структуре делятся на ферритовые, ферритно- мартенситные и мартенситные.

Трудности при сварке ферритовых сталей связаны с тем, что в процессе охлаждения в области 1000 0С возможно выпадение на границах зерен карбида хрома. Это снижает коррозионную стойкость стали. Для предотвращения указанных явлений необходимо:

1) применять пониженные значения тока с целью обеспечения больших скоростей охлаждения при сварки;

2) вводить в сталь сильные карбидообразователи (Ti,Cr, Zr, V);

3) производить отжиг после сварки при 900 0С для выравнивания содержания хрома в зернах и на границах.

Феррито-мартенситные и мартенситные стали рекомендуется сваривать с подогревом до (200-300) 0С.

Сварка чугуна.

Сварка чугуна производится с подогревом до (400-600) 0С. Сварку ведут чугунными электродами диаметром (8-25) мм. Хорошие результаты дает диффузионная сварка чугуна с чугуном и чугуна со сталью.

Сварка меди и ее сплавов.

На свариваемость меди негативное влияние оказывают примеси кислорода, водорода, свинца. Наиболее распространена газовая сварка. Перспективна дуговая сварка угольными и металлическими электродами.

Сварка алюминия.

Сварке препятствует оксидная пленка Al2O3. Только применение флюсов (NaCl, RCl, LiF) позволяет растворить оксид алюминия и обеспечить нормальное формирование сварного шва. Хорошо сваривается алюминий диффузионной сваркой.

Конденсаторная стыковая сварка имеет ту особенность, что для нагрева используется мощный и кратковременный разряд конденсатора. Она применяется в двух вариантах: с возбуждением дугового разряда и без него.

Рис. Схема.конденсаторной (ударной) стыковой сварки: 1 - конденсатор; 2 и 3 — неподвижный и подвижный электроды; 4 - пружина; 5 -защелка.

Вариант с возбуждением дугового разряда

В первом случае (рис.) контактные плиты соединены непосредственно с конденсатором, заряженным до напряжения в несколько тысяч вольт.
Пружинный механизм осадки осуществляет сближение и сдавливание демм²талей с большой скоростью и усилием.
В тот момент, когда зазор между торцами становится менее 1-1,5 мм, вспыхивает мощный дуговой разряд, мгновенно оплавляющий всю поверхность стыка.
Продолжающееся движение детали заканчивается осадкой и сваркой.
Весь процесс нагрева и осадки длится всего лишь около 0,001 сек. За это время теплота практически не успевает распространиться в глубь тела деталей, и нагрев ограничивается поверхностным слоем глубиной в 0,1-0,2 мм.

Характерные особенности

Удельное давление при такой сварке в 3-5 раз больше, чем при обычной. Вследствие кратковременности нагрева влияние разницы в тепло генерирования и теплопередаче тела деталей не успевает себя проявить. Поэтому такие факторы, как тепло- и электропроводность деталей, их форма, сечение и установочная длина, для тепловых процессов имеют малое значение.
Не является препятствием и разница в температуре плавления, так как поверхности торцов под воздействием очень высокой температуры дуги одновремм²менно и независимо друг от друга достигают своей температуры плавления.

Благодаря этим особенностям, конденсаторная сварка нашла применение для соединения деталей совершенно различных сечений, при сочетаниях разнородных металмм²лов. Практическое отсутствие зоны термического плавлемм²ния позволяет производить сварку закаленных сталей без заметного изменения свойств металла в зоне сварки.

В отдельных случаях представляет интерес очень малая величина припуска на сварку и практическое отсутствие грата. Этот вид сварки можно использовать при коммм²пактных сечениях деталей, не превышающих 300 мм2, так как при больших сечениях наблюдается неравномермм²ность нагрева торца.

Конденсаторная сварка без дугового разряда

Способ заключается в том, что детали сначала плотно сдавливаются и затем уже дается импульс тока от конденсатора. Машины в этом случае имеют трансформатор, я разряд конмм²денсатора осуществляется на первичную обмотку транмм²сформатора.

Много стыковая сварка.

Для повышения производительности в массовом производстве одновременно производится сварка двух или нескольких стыков. Примеры много стыковой сварки приведены на рис. Питание каждой разно полярной пары губок часто осуществляется от отдельного трансформатора.

Сварка по методу А. М. Игнатьева.

Иногда этот метод называют, поверхностная и продольно-стыковая сварка, является разновидностью стыковой сварки сопротивлением.

Отличие заключается в том, что нагрев осуществляется пропусканием тока не через поверхность стыка, а вдоль свариваемых деталей. Контактное сопротивление в стыке отсутствует, состояние контактной поверхности, сварочное давление на процесс нагрева не влияют.

Многостыковая сварка: а - двухстыковая сварка труб с наконечниками; б - четырехстыковая сварка рамы.

Процесс осуществляется следующим образом:

детали 4 устанавливаются на плиту машины и зажимаются пуансоном 6.
К концам нижней детали от трансформатора 1 с помощью гибких шин 2 и электродов 3 подводится ток.
Для предотвращения нежелательного охлаждения деталей и шунтирования тока в тело пуансо¬на и плиты применяются изоляционные прокладки 5:
Ток, проходящий через детали, нагревает их до необходимой температуры; в результате действия нагрева и давления детали свариваются по всей поверхности их сопряжения.

Определяющим условием качественной сварки является равномерность нагрева по всей поверхности сопряжения деталей и надлежащая защита от окисления.

Чтобы к концу сварки температура смогла выровняться, время нагрева принимается относительно большим (несколько минут); соответственно сила тока имощность небольшие: значительно меньше, чем при обычной стыковой сварке деталей того же сечения.

Для предотвращения окисления необходима точная обработка поверхности стыка и тщательная зачистка от всех загрязнении и окислов. Иногда в этих целях стык предварительно покрывают тонким слоем буры или приобретают к защите путем подачи в зону сварки нейтральных защитных газов.

Сварка по методу А. М. Игнатьева обычно применяется для изготовления сварного инструмента.

Рис. Схема сварки по методу А- М. Игнатьева:
I - трансформатор; 2 - токоподводящие гибкие шины; 3 - электроды; 4 - теплоизолирующие прокладки; 5 - свариваемые детали; 6 - пуансон.

Техническая документация - это своеобразная книга для конструкторов, проектировщиков, инженеров, мастеров и рабочих. Составляется (пишется) по определенным правилам и требованиям. Это требуется для правильного понимания изложенной информации. Одна из областей технического текста - обозначение сварных швов на чертежах.

Сварочный процесс - технологическая операция образования монолитного соединения. Зона, где происходило расплавление и застывание материала стыкуемых деталей, называется сварным швом.

Виды

Сварной стык подразделяется:

Стыковой. Соединение образовано по торцевым поверхностям деталей. Осуществляется с обработкой кромок и без оного. Маркировка «С».

Нахлесточный. Плоскости деталей параллельны друг другу и частично заходят одна на другую. Маркировка «Н».

Шов выполняется:

Односторонний. Наплавление осуществляется с одной из сторон соединения (стыка).

Двусторонний. Обработка происходит с двух сторон.

Необходимость обозначения сварки

Любая конструкция состоит из отдельных деталей (узлов), соединенных между собой тем или иным способом. Один из них - сварка. Стык обладает своими характеристиками, влияющими на работоспособность изделия в целом.

Обозначение сварки на чертеже - это пояснение способа стыковки, формы шва и его геометрические параметры, способ выполнения и другая дополнительная информация. Грамотный инженер почерпнет дополнительные сведения:

о прочности - соединение сплошное или прерывистое; кроме этого, в зоне шва образуются термические напряжения;
о размерах и форме наплавленного металла;
герметичности стыка;
время выполнения соединения - до монтажа или в его процессе, и другое.

Расшифровка технической аббревиатуры

Изучение обозначения сварного шва на чертеже можно выполнить двумя способами:

начать с азов - чтения специальной литературы, в том числе ГОСТов (аналог - изучение букв по Азбуке);
пойти от обратного, то есть начать с рассмотрения примеров как обозначается сварка на чертежах, с постепенным углублением своих знаний.

Примеры

Маркировка сварочного стыка регламентируется ЕСКД. В нее входит:

ГОСТ 2.312-72.
ГОСТ 5264-80.
ГОСТ 14771-76.

По ГОСТ, сварной стык обозначается в технической документации выносной стрелкой:

Расположение надписи сверху стрелки, ниже ее или с обеих сторон показывает на расположение соединения:

с лицевой части детали;
с обратной (невидимый стык);
двусторонняя обработка.

Надпись и стрелка обозначают обратную (закрытую) или лицевую часть, соответственно.

Пример 2.

Выполнен с одной стороны, с загибом края, разомкнутый контур, по нормативам ГОСТ 5264-80, электродуговая сварка.

Пример 3.

- соединение произведено по сплошной линии в виде кольца;
ГОСТ 17771-76 - сварка в облаке газов;
Т3 - тавровый стык с обработкой каждой из сторон; разделка кромок отсутствует;
УП - газообразная окись углерода, расплавляемый электрод;
6 - величина катета сварочного стыка 6мм;
Периодическое исполнение с проваренным сплошным участком 50мм в шахматном порядке (Z), шаг 100мм.

Маркировочные знаки условно чертят над (под) полочкой выносной стрелки:

Применяемые вспомогательные знаки

Обозначение сварки (выдержки из нормативной документации) по отличающимся способам операций (ручной электродуговой, аргоновой) сведены в таблицу:

Способы выполнения сварочного шва отражены в ГОСТ:

А - стыковка посредством автоматики с флюсом при отсутствии подкладки, подушки, без предварительного шва;
Аф - сварка на автомате с использованием флюса и подущки на его основе;
ИН - стыковка осуществляется посредством тугоплавкого электрода из вольфрамового сплава в облаке газов без добавления дополнительного материала;
ИНп - стыковка производится электродом из вольфрама в облаке инертных газов с добавлением добавочного материала;
ИП - применение расплавляющегося электрода в облаке газов;
УП - соединение в среде окиси углерода посредством расплавляющегося электрода.

В целом, расшифровывать и читать обозначение сварных швов в документации почти тоже самое, что учиться читать по Азбуке или Букварю. Требуется запомнить регламентирующие документы (ГОСТ) и грамотно расшифровывать обозначения, приведенные на чертежах.

– ваше любимое слово, вам вряд ли кто-нибудь поверит. Но если вы занимаетесь сваркой и претендуете на статус профессионала высокого класса, вам придется это слово если не полюбить, то относиться со всем уважением.

Его нужно не просто уважать, а хорошо разбираться в положенных государственных стандартах, касающихся типологии сварочных способов. Почему? Потому что, если вы работаете с чем-то серьезнее, чем старый тазик на даче, вы обязательно столкнетесь с рабочими чертежами, где будут в огромных количествах значки, буквы и аббревиатуры.

Все верно, без технических спецификаций и стандартных обозначений – никуда. Современные сварочные технологии – это широкий набор самых разных методов со своими требованиями и техническими нюансами. Все они укладываются в несколько стандартов, по которым мы сейчас пройдемся и рассмотрим самым внимательным образом.

Обозначения сварки на чертежах по ГОСТу на первый взгляд выглядят устрашающе. Но если разобраться и запастись оригинальными версиями трех главных ГОСТов по видам и обозначениям , обозначения станут понятными и информативными, а ваша работа точной и профессиональной.

Виды сварных соединений.

Сначала ЕСКД – это Единая Система Конструкторской Документации, если проще – комплекс всевозможных стандартов, согласно которым должны выполняться все современные технические чертежи, в том числе документация по сварочным работам.

В составе этой системы есть несколько стандартов, которые нас интересуют:

ГОСТ 2.312-72 под названием «Условные изображения и обозначения швов сварных соединений».
ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные», в котором исчерпывающе описаны все возможные виды и обозначения сварных швов.
ГОСТ 14771-76 “Швы сварных соединений, сварка в защитных газах”.

Чтобы разобраться с условными обозначениями сварочных способов в инженерных чертежах, нужно разобраться и с их видами. Предлагаем взглянуть на пример обозначения на чертеже:

Выглядит громоздко и устрашающе. Но мы не будем нервничать и не спеша во всем разберемся. В это длинной аббревиатуре есть четкая логика, начнем двигаться по этапам. Разобьем этого монстра на девять составных частей:

Теперь эти же составные элементы по квадратам:

Квадрат 1 – вспомогательные знаки для обозначения: замкнутая линия или монтажное соединение.
Квадрат 2 – стандарт, по которому приведены условные обозначения.
Квадрат 3 – обозначение буквой и цифрой типа соединения с его конструктивными элементами.
Квадрат 4 – способ сварки согласно стандарту.
Квадрат 5 – тип и размеры конструктивных элементов по стандарту.
Квадрат 6 – характеристика в виде длины непрерывного участка.
Квадрат 7 – характеристика соединения, вспомогательный знак.
Квадрат 8 – вспомогательный знак для описания соединения или его элементов.

А теперь разберём в деталях каждый элемент нашей длинной аббревиатуры.

В квадрате №1 находится кружок – одна из дополнительных характеристик, символ кругового соединения. Альтернативным символом является флажок, обозначающий монтажный вариант вместо кругового.

Специальная односторонняя стрелка показывает шовную линию. С этой стрелкой связана еще одна специфическая особенность сварочных чертежей. У этой стрелки с односторонним оперением есть симпатичная особенность под названием «полка». Полка играет роль настоящей полки – все условные обозначения могут располагаться на полке, если указано видимое соединение.

Или под полкой, если это шов невидимый и расположен с обратной стороны, т.е. с изнанки. Что считать лицевой стороной, а что изнанкой? Лицевая сторона одностороннего соединения – всегда та, с которой производится работа, это просто. А вот в двустороннем варианте с несимметричными кромками лицевой стороной будет та, где идет сварка основного соединения. А если кромки симметричные лицевой и изнанкой могут любые стороны.

А вот самые популярные вспомогательные знаки, используемые в чертежах со сваркой:

Разбираем квадраты №2 и 3, виды швов по ГОСТам

Вариантами соединений вплотную занимаются два стандарта: уже знакомый нам ГОСТ 14771-76 и знаменитый ГОСТ 5264-80 о .

Чем знаменит второй стандарт: он был написан много лет назад – в 1981 году, и это было сделано так грамотно, что этот документ отлично работает до сих пор.

Пример чертежа сварных швов по ГОСТ.

Виды сварочных соединений следующие:

С – стыковой шов. Свариваемые металлические поверхности соединяются смежными торцами, находятся на одной поверхности или в одной плоскости. Это один из самых распространенных вариантов, так как механические параметры стыковых конструкций очень высокие. Вместе с тем этот способ достаточно сложный с технической точки зрения, он по силам опытным мастерам.

Т – тавровый шов. Поверхность одной металлической заготовки соединяется с торцом другой заготовки. Это самая жесткая конструкция из всех возможных, но за счет этого тавровый способ не любит и не предназначен для нагрузок с изгибаниями.

Н – нахлесточный шов. Свариваемые поверхности параллельно смещены и немного перекрывают друг друга. Способ довольно прочный. Но нагрузки переносит меньше, чем стыковые варианты.

У – угловой шов. Плавление идет по торцам заготовок, поверхности деталей держат под углом друг к другу.

О – особые типы. Если способа нет в ГОСТе, в чертеже обозначается особый тип сварки.

Оба стандарта в рамках ЕКСД хорошо перекликаются друг с другом и справедливо делят ответственность по видам:

Варианты изображения сварных швов на чертежах.

Соединения ручного дугового способа по ГОСТу 5264-80:

С1 – С40 стыковые
Т1 – Т9 тавровые
Н1 – Н2 нахлесточные
У1 – У10 угловые

Соединения сварки в защитных газах по ГОСТу 14771-76:

С1 – С27 стыковые
Т1 – Т10 тавровые
Н1 – Н4 нахлесточные
У1 – У10 угловые

В нашей аббревиатуре во втором квадрате указан ГОСТ 14771-76, а в третьем Т3 – тавровый способ без скоса кромок двусторонний, который как раз указан в этом стандарте.

Квадрат №4, способы сварки

Как обозначаются различные виды швов.

Также в стандартах присутствуют обозначения способов сварки, вот примеры самых распространенных из них:

A – автоматическая под флюсом без подушек и подкладок;
Aф – автоматическая под флюсом на подушке;
ИH – в инертном газе вольфрамовым электродом без присадки;
ИHп – способ в инертном газе с вольфрамовым электродом, но уже с присадкой;
ИП – способ в инертном газе с плавящимся электродом;
УП – то же самое, но в углекислом газе.

У нас в квадрате №4 указано обозначение сварки УП – это способ в углекислом газе с плавящимся электродом.

Квадрат №5, размеры шва

Это обязательные размеры шва. Удобнее всего обозначить длину катета, так как речь идет о тавровом варианте с перпендикулярным объединением под прямым углом. Катет определяют в зависимости от предела текучести.

Надо заметить, что, если на чертеже указано соединение стандартных размеров, длина катета не указывается. В нашем чертежном обозначении катет равен 6-ти мм.

Классификация сварных швов.

Дополнительно соединения бывают:

SS односторонними, для которых дуга или передвигаются с одной стороны.
BS двусторонними, источник плавления передвигается с обеих сторон.

В дело вступает третий участник нашей чертежно-сварочной тусовки – ГОСТ 2.312-72, как раз посвященный изображениям и обозначениям.

Согласно этому стандарту швы подразделяются на:

Видимые, которые изображаются сплошной линией.
Невидимые, обозначаемые на чертежах пунктирной линией.

Теперь вернемся к нашему первоначальному шву. Нам по силам перевести это условное обозначение сварки в простой и понятный для человеческого уха текст:

Двусторонний тавровый шов методом ручной дуговой сварки в защитном углекислом газе с кромками без скосов, прерывистый с шахматным расположением, катет шва 6 мм, длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм, выпуклости шва снять после сварки.

Категории

Выбор редакции