Образование соединений при контактной сварке

Процессы точечной, рельефной и шовной сварки характери­зуются весьма малым временем сварки при больших сварочных токах и больших усилиях, обеспечивающих локальное плавление металла. Необходимым условием формирования соединения яв­ляется образование общей зоны расплавления заданных разме­ров, что обеспечивает ваЖнеищие эксплуатационные свойства — прочность и герметичность соединения. При этих способах свар­ки образование соединения происходит в значительной мере по единой схеме, состоящей из трех этапов (рис. 20.5).

Первый этап начинается с обжатия деталей, вызывающего пластическую деформацию микронеровностей в контактах элек­трод — деталь и деталь — деталь. Последующие включение
тока и нагрев металла облегчают выравнивание микрорельефа, разрушение поверхностных пленок и формирование электриче­ского контакта. При рельефной сварке на данном этапе начина­ется осадка рельефа. Нагретый металл деформируется преиму­щественно в зазоре между деталями и образуется уплотняющий поясок.

а б в Рис. 20.5. Этапы образования соединения при точечной сварке: о — сжатие; б — сварка; в — проковка

Второй этап характеризуется расплавлением металла и обра­зованием ядра. По мере прохождения тока ядро увеличивается до максимальных размеров — по высоте и диаметру. При этом происходит перемешивание металла, удаление поверхностных пленок и образование металлических связей в жидкой фазе. Продолжается процесс пластической деформации и тепловое расширение металла. К концу этого этапа отмечается почти полная осадка рельефа.

Третий этап начинается с выключения тока, сопровождае­мого охлаждением и кристаллизацией металла. В результате образуется общее для деталей литое ядро. При охлаждении уменьшается объем металла и возникают остаточные напряже­ния, для снижения уровня этих напряжений и предотвращения усадочных трещин и раковин требуются значительные усилия.

Образование соединения при стыковой сварке происходит в процессе совместной пластической деформации нагретых элек­трическим током торцов деталей при осадке. Стыковая сварка сопротивлением и оплавлением происходит практически по единой схеме, состоящей из двух этапов: нагрева торцов дета­лей и осадки (рис. 20.6).

Рис. 20.6. Этапы образования соединений при стыковой сварке: а — сопротивлением; б — оплавлением (Д3 — зазор между деталями; 5Ж— слой расплавленного металла; F„— начальное усилие; Foc— усилие осадки)

Первый этап при стыковой сварке сопротивлением в значи­тельной мере аналогичен процессам, протекающим до образо­вания расплавления в контакте деталь — деталь при точечной сварке.

При стыковой сварке оплавлением нагрев деталей происхо­дит до образования на торцах слоя расплавленного металла тол­щиной 6_Ж в результате локального расплавления и разрушения перемычек.

Второй этап включает в себя деформацию нагретых поверх­ностей — осадку.

Условия образования межатомных связей определяются со­стоянием поверхностей и для методов сварки сопротивлением и оплавлением различны.

При сварке сопротивлением температура торцевых поверхно­стей ниже температуры плавления. В общем случае поверхность покрыта оксидными пленками, и формирование металлических связей происходит в ходе пластической деформации металла в твер­дом состоянии.

При сварке оплавлением оксиды находятся на поверхности тонкого слоя расплавленного металла. При сближении деталей они вместе с расплавом вытесняются в грат, и формирование свя­зей происходит в жидком и частично твердом состоянии.

Основными процессами при контактной сварке являются на­грев и охлаждение металла, пластическая деформация и удаление оксидных пленок.