Материал: Волочение, сварка и холодная листовая штамповка

Схема штампа и раскроя заготовок на листе:

3. Изобразите схему и опишите сущность процесса контактной шовной (роликовой) сварки

Начертите и опишите циклограмму процесса шовной сварки. Объясните, за счет чего металл ядра в месте контакта заготовок доводится до жидкопластичного состояния. Разработайте процесс сварки бензобака (рис. 41) из стали марки СтЗ. Производство массовое. Укажите подготовку заготовок под сварку. По толщине свариваемых заготовок выберите тип машины и укажите ее технические данные. Рассчитайте площадь контактной поверхности электрода (для случая отсутствия вращения ролика). По значениям (А/мм ) и (мН/м ) определите сварочный ток и усилие, приложенное на роликах, время сварки изделия. Укажите возможные дефекты и причины их возникновения

Шовная (роликовая) сварка - разновидность контактной сварки, при которой заготовки соединяются непрерывным или прерывистым швом, состоящим из отдельных сварных точек, в результате приложения усилия сжатия и подвода тока к вращающимся дисковым электродам (роликам).

Сущность процесса: Заготовки накладывают друг на друга и зажимают обычно между двумя дисковыми электродами усилием сжатия F_св (P). При подаче тока металл в зоне контакта деталей по оси электродов начинает нагреваться и расплавляться. По мере движения (прокатывания) заготовок между дисковыми электродами образуются новые сварные точки, перекрывающие или не перекрывающие друг друга. Как и при точечной сварке, не требуются специальные средства защиты расплава от взаимодействия с атмосферой.

Рисунок. Схема шовной (роликовой) сварки

В зависимости от характера перемещения деталей и подачи сварочного тока различают следующие способы шовной сварки:

·              непрерывную;

·              прерывистую;

·              шаговую.

Непрерывная сварка выполняется сплошным швом при постоянном протекании тока, непрерывном движении заготовок, а также при постоянном давлении дисковых электродов на свариваемые поверхности. Она получила ограниченное применение из-за быстрого износа роликов и сильного перегрева контактирующих с ними поверхностей деталей. Важное значение при непрерывной сварке имеют тщательная зачистка свариваемых поверхностей, одинаковая толщина и однородность состава соединяемых изделий. волочение сварка листовая штамповка

Рисунок. Циклограмма непрерывной шовной сварки

Наиболее распространена прерывистая шовная сварка, осуществляемая при импульсной (прерываемой) подаче тока, непрерывном перемещении заготовок и постоянном давлении роликов. При каждом импульсе сварочного тока формируется единичная литая зона. Для образования герметичного шва с перекрывающимися сварными точками подбирается определенное соотношение скорости вращения дисковых электродов и частоты импульсов тока.

Рисунок. Циклограмма прерывистой шовной сварки

При шаговой шовной сварке к роликам прикладывается постоянное давление, детали перемещаются прерывисто (пошагово), а ток подается только во время остановки роликов. При этом контактируемые поверхности роликов и заготовок меньше перегреваются. Однако машины для данного способа сварки конструктивно сложнее и менее производительны.

Рисунок. Циклограмма шаговой шовной сварки

Типы соединений для роликовой сварки выбирают с учетом толщины и материала заготовки, а также условий работы изделия.

При изготовлении сосудов предпочтительнее соединение с отбортовкой. При таком соединении деталь во время сварки не вводится в сварочный контур машины, следовательно, сохраняется постоянной величина силы сварочного тока.

Введение в сварочный контур машины магнитных материалов, например, заготовок из малоуглеродистых сталей, вызывает рост индуктивного сопротивления, в результате чего уменьшается сила сварочного тока. Ширина отбортовки для стальных заготовок толщиной 1 - 2 мм находится в пределах 12 - 18 мм. Широко применяют соединение внахлестку, которое при роликовой сварке обеспечивает высокую прочность и плотность швов. Величину нахлестки берут в пределах 10 - 18 мм.

Рекомендуемые параметры режима непрерывной роликовой сварки следующие:

. Диаметр отдельных точек  (в мм), зависящий от толщины свариваемых деталей, определяется:

 = 2 · S + 2 ;

 =2·6+2 = 14 мм,

где S - толщина более тонкой из свариваемых деталей, мм.

. Площадь контакта F, :

= 6·1200 = 7200

3. Сила сварочного тока I (в A) зависит от плотности тока и площади контакта электрод-деталь и определяется по формуле:

I = F · J

4. Шаг точек а (в мм) определяется из уравнения:

a = (0,5 - 0,7) · ;

а = 0,6·14 = 8,4 мм.

Уравнение приведено для плотных швов; в неплотных швах точки могут не перекрываться и для получения плотного шва расстояние между центрами сварных точек при больших скоростях сварки берётся не более 2-3 мм (шаг точек).

. Скорость сварки VСВ (в м/мин) определяется по формуле:

= 2f ·60 · a / 1000 ,

= 2·50·60·8,4/1000 = 50,5 м/мин

где f = 50 - частота тока, Гц;

а - шаг точек, мм.

6. Усилие сжатия РСЖ (в кгс) определяется:

= р · F ,

= 24•7200 = 172800 кгс

где р - удельное, кгс/мм2 (при сварке малоуглеродистой стали толщиной до 3 мм составляет 4 - 12 кгс/мм2). Большие значения соответствуют сварке деталей большей толщины и более жестким режимам.

. Ширина рабочей контактной поверхности роликовых электродов вЭ (в мм) зависит от толщины свариваемого металла S и определяется:

b = 5 = 12,25 мм

Желательный диаметр электродов 150 - 200 мм, т.к. при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40 - 50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, берилиевая бронзы и другие сплавы.

Библиографический список

1. Дриц М. Е., Москалев М. А. "Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для вузов. - М. Высш. шк., 1990. - 447 с.: ил.

2. Зубцов М. Е. "Листовая штамповка". Л.: Машиностроение, 1980, 432 с.

3. Конструкторско-технологический классификатор деталей.

4. Лекции по курсу "Технология машиностроительного производства" Лобанова С. А., 2001 г.

5. Мансуров И. З., Подрабинник И. М. Специальные кузнечно-прессовые машины и автоматизированные комплексы кузнечно-штампового производства: Справочник. М. : Машиностроение, 1990. 344 с.

7. Технология машиностроительного производства. Методические указания к курсовому проектированию/ Рязан. гос. радиотехн. акад; Сост.: А. С. Кирсов, С. Ф. Стрепетов, В. В. Коваленко; Под ред. С. А. Лобанова. Рязань, 2000. 36 с.

8. Правила оформления технологических документов: Методические указания к курсовому и ди пломному проектированию/ Рязан. гос. радиотехн. акад; Сост. А. С. Кирсов, Л. М. Мокров, В. И. Рязанов, 1997. 36 с.