Процес точкового зварювання
Після включення струм проходить від одного електрода до іншого через метал деталей і розігріває метал найбільше в місці зіткнення деталей. Розігрів поверхні металу під електродами при правильно проведеному процесі незначний, так як контакт електрод - виріб має порівняно невеликий опір внаслідок м'якості і високої електропровідності електродного металу, а сам електрод інтенсивно охолоджується проточною водою. Проходження струму викликає розігрів і Розплавлювання металу в зоні зварювання, що створює ядро зварений ючкі, має чечевицеобразную форму (рис. 1). Діаметр ядра зварної точки в звичайних випадках має величину 4-12 мм.
Точкова спарка без розплавлення металу ядра точки хоча і можлива (на низьковуглецевої сталі), але недостатньо надійна і тому на практиці майже не застосовується. Зварювання металів, що володіють поганий зварюваністю в пластичному стані, можлива тільки при достатній розплавлення металу в ядрі точки.
Точкове зварювання є своєрідним процес, в якому поєднується розплавлення металу і отримання лігою структури зварного з'єднання з використанням значного осадового тиску. Тиск повинен бути достатнім для подолання жорсткості виробу і здійснення необхідної пластичної деформації, що забезпечує відповідну міцність зварений точки. Необхідний тиск швидко зростає зі збільшенням товщини зварюваного металу. Тиск опади повністю передається електродами, що мають невелику
робочу поверхню, яка несе значну теплову та електричну навантаження. При значній товщині основного металу навантаження електродів настільки велика, що термін їх служби швидко скорочується. Тому точкове зварювання застосовується головним чином для металу невеликої товщини, що не понад 5-6 мм.
Діаметр ядра визначає в основному міцність точки і залежить від діаметра робочої поверхні електрода, товщини листів, тиску, сили струму і часу його проходження. При неправильно підібраному режимі зварювання може не відбутися достатнього плавлення металу і точка вийде неперевіреною. Коли ядро розплавляється, прилегла до нього по колу зона металу знаходиться в пластичному стані, щільно стискається тиском електродів. Тиск створює ущільнююче кільце пластичного металу, що утримує рідкий метал ядра. При недостатньому тиску ущільнююче кільце не може утримати рідкий метал ядра і відбувається внутрішній виплеск металу в зазор між листами.
Зі збільшенням часу проходження струму діаметр і висота ядра ростуть. Надмірне збільшення розмірів ядра послаблює його оболонку з нагрітого твердого металу і відбувається сильне вм'ята металу під електродами, провідне до зовнішнього виплеску рідкого металу і зниження міцності точки. Після виключення струму починається охолодження і затвердіння розплавленого ядра точки.
Кристалізація рідкого металу походить від поверхні ядра до його середини. В результаті ядро має столбчатую дендритну структуру, характерну для зварної точки на будь-якому металі. При охолодженні і затвердінні обсяг розплавленого металу ядра зменшується. В результаті в центральній частині яцра може утворитися усадочная раковина, пористість і рихлість металу. Чим товще метал, тим сильніше несприятливий вплив усадки і тим більше ймовірність утворення дефектів. Найбільш надійним способом боротьби з ними є підвищення робочого тиску, а також перехід на цикли зварювання з проковуванням.
Мал. 1. Макроструктура зварної точки:
1 - лите ядро точки; 2 - зона впливу
Зазвичай в зварному з'єднанні розташовується кілька точок, тому при зварюванні доводиться рахуватися з витоком струму через раніше зварені точки, шунтуючі точку, що підлягає зварюванню. Наявність раніше зварених крапок викликає також зменшення корисного тиску електродів на зварювану точку, так як частина цього тиску сприймається раніше звареними крапками. Тому при зварюванні кількох близько розташованих точок середня міцність точки виходить нижче, ніж при зварюванні окремої точки. Найміцнішою точкою в вузлі зазвичай є перша.
Для точкового зварювання забруднення поверхні металу в зоні зварювання повинні бути попередньо ретельно видалені щітками, травленням в кислотах, опескоструіваніем і т. Д. Збірка під точкове зварювання повинна якомога точніше забезпечувати щільне прилягання деталей до зварювання. Наявність зазору між деталями поглинає значну частину тиску електродів на деформацію деталей до щільного зіткнення, дійсне осадове тиск на точку стає недостатнім і виходить розкид міцності точок. Вимоги до точності складання підвищуються зі збільшенням товщини листів.
Розрізняють так звані м'які і жорсткі режими точкового зварювання. При м'яких режимах користуються помірними силами струму, щільність струму на робочій поверхні електрода зазвичай не перевищує 100 а /мм2. Для жорстких режимів щільності струму доходять при зварюванні стали до 120-300 а /мм2.
М'які режими характеризуються більшою тривалістю часу зварювання, більш плавним нагріванням, зменшеною потужністю зварювання. До переваг м'яких режимів відносяться зменшення потужності, споживаної з мережі, зменшення навантаження мережі, зниження потужності і вартості необхідних контактних машин, зменшення гарту зони зварювання. Жорсткі режими вимагають машин підвищеної потужності, збільшують максимальне завантаження мережі. До переваг жорстких режимів зварювання відносяться зменшення часу зварювання, підвищення продуктивності. Тиск електродів зазвичай приймають в межах 3-8 кг /мм2.
Неправильно встановлений режим зварювання або порушення технологічних вимог може призвести до різноманітних дефектів точкового зварювання. Найбільш небезпечним дефектом є непровар, що характеризується відсутністю литого ядра точки або малими його розмірами. Небезпека непровару збільшується тим, що він не завжди надійно виявляється зовнішнім оглядом виробів при прийманні. Можуть зустрічатися також такі дефекти, як Підплавлення поверхні і пропал металу, глибокі вм'ятини па поверхні металу, раковини і пористість литого ядра.
Точковим зварюванням з'єднуються головним чином деталі з низьковуглецевої сталі, що володіє відмінною зварюваністю. Леговані стали, схильні до загартування, а також стали з підвищеним вмістом вуглецю слід зварювати на м'яких режимах. При зварюванні на жорстких режимах ядро точки і навколишнє зона впливу сильно гартуються і виявляють підвищену схильність до утворення тріщин. Стали підвищеної міцності вимагають збільшення робочого тиску при зварюванні.
Після зварювання іноді необхідна термообробка вироби для зняття внутрішніх напружень, створених процесом зварювання, або для поліпшення структури металу, головним чином для знищення особливо небезпечної структури мартенситу. Зазвичай термообробка зводиться до високому відпуску. Часто подальша термообробка повторним пропусканням струму можлива безпосередньо в точкової машині негайно після закінчення зварювання точки.
Добре зварюється аустенитная нержавіюча хромонікеле-вая сталь типу 18-8. Для зменшення розпаду аустеніту і випадання карбідів зварювання ведуть на жорстких режимах, з мінімально можливим часом зварювання. Застосовуються високі тиску, що вимагають електродів з особливо міцних сплавів. Час зварювання скорочується до 001 сек на одну точку для тонкого матеріалу. Можлива точкове зварювання алюмінію, алюмінієвих і магнієвих сплавів. Внаслідок високої тепло- і електропровідності алюмінію для його точкового зварювання необхідна велика щільність струму на електродах, що досягає в деяких випадках 1000-1500 а /мм2. При цьому частки алюмінію легко прилипають до електродів, а частки міді електродів прилипають до алюмінієвих листів. Для зменшення прилипання необхідна ретельна зачистка поверхонь листів і робочої поверхні електродів. Сплави алюмінію зазвичай зварюються кілька краще технічно чистого алюмінію внаслідок підвищеного електричного опору.