Дефекты соединений при шовной контактной сварки



Дефекты точечной и шовной сварки

Дефектными считаются сварные соединения (точка, стык, шов), а также детали и узлы, имеющие различные недостатки и изъяны. Скопление дефектов в одном соединении и детали приводит к браку. Дефекты могут быть исправимыми и неисправимыми. В технических условиях иногда указываются характер, количество и величина дефектов, допускаемых без исправления; перечисляются дефекты, которые разрешается исправлять, и рекомендуемые способы исправления. Детали или узлы с неисправимыми дефектами бракуются.

Качество соединений, выполненных контактной сваркой, проверяется без их разрушения практически лишь внешним осмотром и пробой на герметичность; эти способы контроля недостаточно надежны. Поэтому для получения изделий высокого качества большое значение имеют точная наладка и правильная эксплуатация контактных машин, выполнение при сварке заданного технологического режима и проверка качества поступающего на сварку металла. Все это может исключить образование дефектов.

При точечной и шовной сварке в соединениях могут образоваться следующие дефекты: непровар, пережог, глубокие вмятины, трещины, выплески.
Непровар — наиболее серьезный и опасный дефект; при непроваре литое ядро точки отсутствует или имеет недопустимо малые размеры. При шовной сварке непровар может быть в том случае, если одна точка не перекрывает другую или величина перекрытия очень мала (при достаточных размерах литого ядра каждой отдельной точки).

Непровар может привести к разрушению всего изделия или узла, к появлению местных расслоений, при шовной сварке — к негерметичности соединения.
Непровар не всегда можно обнаружить при контроле сваренного узла; часто он выявляется при эксплуатации готового изделия; например, в бензобаке автомобиля, сваренном на шовной машине из двух штампованных половин, неплотности иногда обнаруживаются лишь после значительного пробега.

Неправильно определять непровар по внешним признакам, т. е. по отсутствию вмятин и недостаточной величине зоны цветов побежалости; по этим признакам можно только предполагать о его существовании. Точно установить непровар можно либо методами контроля без разрушения, либо разрушением точки или участка шва.
Непровар образуется вследствие недостаточного или не концентрированного нагрева, что происходит из-за нарушения режима: малого сварочного тока, чрезмерного усилия сжатия между электродами, недостаточного времени протекания тока и увеличившейся рабочей поверхности электродов.

Непровар возможен также при преждевременном приложении ковочного усилия (при сложном цикле сварки), случайном прикосновении электрода к какой-либо точке изделия (кроме, рабочей поверхности), малом шаге точек (в этом случае ток шунтируется через ранее поставленную соседнюю точку). Кроме того, непровар вызывается сильным внутренним выплеском, при котором в точке образуются пустоты и площадь сварного соединения уменьшается.

При шовной сварке непровар может быть следствием большой скорости перемещения изделия, превышающего допустимую норму падения напряжения в электрической сети и увеличения сопротивления сварочного контура из-за плохого состояния контактов (загрязнения, окисления, слабой затяжки).
Возможность образования непровара при точечной и шовной сварке устраняется правильным подбором указанных параметров режима и поддержанием их в течение сварки всей партии деталей.

Пережог и прожог — часто встречающиеся дефекты, которые можно обнаружить по внешним признакам: большой и глубокой вмятине, сильно окисленной поверхности точки или шва, иногда с губчатым строением. При пережоге, как правило, появляется большая зона цветов побежалости на поверхности детали. Иногда точка или участок шва как бы прорезаны по границе сварки. В точке может образоваться сквозное отверстие (свищ) и произойти наружный выплеск. При прожоге в детали под электродом получается отверстие, диаметр которого равен или даже несколько больше диаметра рабочей поверхности электрода или ширины рабочей части ролика. При этом металл детали наплавляется на электрод. В этом случае электрод необходимо зачистить или сменить.

Причины появления пережога и прожога следующие: чрезмерно большой сварочный ток и излишнее время его протекания, малое усилие сжатия между электродами и недостаточная величина их рабочей поверхности, малая скорость перемещения изделия при шовной сварке, загрязнения поверхностей свариваемых деталей и электродов.
Нередко прожоги образуются вследствие того, что точка или шов расположены слишком близко к кромкам деталей, когда детали неправильно собраны в углах и при больших зазорах в отбортовке. Несогласованность работы механизмов машины, например, включение сварочного тока до получения максимального усилия между электродами или снятие усилия до выключения тока, также приводит к прожогу.

Повышение напряжения в электрической сети, происходящее, как правило, в вечерней и ночной сменах, когда нагрузка резко уменьшается, может вызвать пережог, особенно, при шовной сварке.

Для предупреждения появления пережогов и прожогов необходимы правильный выбор и стабилизация основных параметров режима, систематический контроль состояния поверхности свариваемых деталей и их сборки. Перед началом смены или после перерывов в работе следует производить корректировку режима.
Глубокие вмятины в точках и шве уменьшают площадь сечения детали, вследствие чего снижается прочность сварного соединения. При очень большой глубине шва происходит прорезание его; этот дефект не подлежит исправлению. Допустимой следует считать глубину вмятины, которая составляет не более 10% толщины одной из деталей, входящих в соединение.

Глубокие вмятины образуются вследствие больших величин сварочного тока и усилия сжатия между электродами. Односторонняя глубокая вмятина и острый гребешок с противоположной стороны точки могут образоваться при работе электродами с неравномерным износом, а так же при сварке деталей, собранных с зазорами.
Избежать появления глубоких вмятин можно путем тщательной подгонки электродов при их установке и заправке; при этой операции необходимо обеспечить соосность электродов и параллельность их рабочих поверхностей. Сварочный ток и усилие сжатия между электродами должны соответствовать механическим и физическим свойствам свариваемого металла.

Трещины — очень опасный дефект, так как они могут привести, особенно при динамической нагрузке, к разрыву основного металла на пограничном с дефектной точкой участке. В сварной точке трещины располагаются по окружности в радиальном направлении или пересекают ее; при шовной сварке трещины располагаются в поперечном и продольном направлениях в середине шва. Наружные трещины можно обнаружить невооруженным глазом или при помощи лупы; внутренние трещины выявляются неразрушающими способами контроля.

Читайте также:  Зажимы анкерные ра 95 2000 вес

Причины появления трещин, в основном, те же, что и причины пережога. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода и легированных сталей трещины возникают вследствие применения жестких режимов.

Сварка сталей, склонных к трещинообра-зованию, в большинстве случаев выполняется на мягких режимах, а также с применением сложных циклов, включающих предварительный нагрев кратковременными импульсами тока и термическую обработку после сварки.
Образования трещин можно избежать путем точного подбора и поддержания основных параметров режима: сварочного тока, времени протекания тока и усилия сжатия между электродами.

Выплески или выбрасывание из свариваемой точки части расплавленного металла ядра бывают наружными и внутренними; наружные выплески обычно сопровождаются сильным искрообразованием. В результате внутреннего выплеска уменьшается объем расплавленного ядра точки, следовательно, снижается ее прочность. При наружном выплеске увеличивается глубина вмятины, происходит сплавление электрода с металлом изделия и портятся поверхности точки и электрода.

Причина выплеска — неправильно выбранный режим: недостаточное усилие сжатия между электродами, большая величина тока и излишняя длительность протекания его. Нередко причиной выплесков бывает плохая очистка поверхностей свариваемых деталей, особенно, при сварке листовой горячекатаной стали или арматуры железобетона.
Гофры на поверхности свариваемого изделия (при хорошем качестве точек или шва) — дефект всего сварного соединения. Причина образования этого дефекта — неправильная последовательность постановки точек (например, от краев к середине). Не следует исправлять гофры постановкой дополнительных точек, так как в этих местах детали получатся прожоги и сквозные отверстия.

Для предупреждения образования гофров, складок и смещений деталей необходима рациональная последовательность сборки и сварки узла. Неравномерный провар — перегрев одной части точки и непровар другой ее части — возможен при рельефной сварке. Причинами возникновения этого дефекта являются различная высота выступов и неудовлетворительное состояние поверхностей контактных плит сварочного пресса. Для устранения причин образования этого дефекта необходим своевременный ремонт штампа, на котором изготовляются детали, и наладка контактных плит сварочного пресса.

Здесь рассмотрены основные и наиболее часто встречающиеся дефекты точечной и шовной сварки. Правильный выбор технологического процесса сварки, поддержание требуемого режима, хорошая подготовка поверхностей деталей и выполнение необходимой технологии сборки — все это, как правило, исключает возможность появления дефектов. Отдельные дефектные точки или очень небольшие участки шва могут появляться в результате случайных неполадок в работе узлов сварочной машины.

Источник

Основные методы дефектоскопии сварных соединений, приведены в таблице

Методы неразрушающего контроля

Визуальный и визуально-оптический.

Капиллярный, магнитный, вихретоковый.

Акустический (ультразвуковой), магнитный, радиационный (рентгенографический)

Дефекты контактной сварки

Дефекты контактной сварки классифицируют на поверхностные и внутренние.

К поверхностным дефектам относят:

а) смещение центров сварных точек или сварного шва от оси разметки;

б) глубокие вмятины;

в) большой диаметр вмятины;

г) потемнение поверхности;

д) наружные трещины;

е) наружный выплеск.

К внутренним дефектам относят:

б) внутренний выплеск;

в) усадочные дефекты.

При контактной сварке может в некоторых случаях образоваться и сквозной дефект – прожог.

Общие сведения о дефектах контактной сварки приведены в таблице

Причины образования дефекта

Смещение центров сварных точек или сварного шва от оси разметки

Низкая квалификация сварщика.

Может сопровождаться разрывами нахлестки.

Неправильная форма отпечатка

неправильная заточка электродов;

Может сопровождаться наружным выплеском.

большая длительность импульса;

малая рабочая поверхность электродов.

Сопровождается выплеском и образованием дефектов усадочного происхождения (рыхлоты, трещины)

Большой диаметр вмятины

большое сварочное усилие;

большая рабочая поверхность электродов.

Приводит к уменьшению диаметра ядра.

Потемнение поверхности отпечатков («цвета побежалости»)

— малое время проковки.

Не является значительным дефектом в сталях, но приводит к массопереносу и снижению коррозионной стойкости в алюминиевых сплавах.

малое сварочное и ковочное усилие;

некачественная подготовка поверхности;

загрязнение поверхности электрода.

Часто сопровождается подплавлением поверхности точки.

Опасный дефект при действии переменных нагрузок.

малая длительность импульса;

малое сварочное усилие;

некачественная подготовка поверхности.

Иногда сопровождается образованием сквозного отверстия в верхнем листе.

Имеет место при сварке плоскими электродами.

Снижает коррозионную стойкость сварной точки.

малый сварочный ток;

малая длительность импульса;

большое сварочное усилие;

большой размер рабочей поверхности электрода;

малый шаг между точками;

большая толщина плакировки;

большие зазоры между деталями;

раннее включение ковочного усилия.

Наиболее опасный и трудно выявляемый. Особенно опасен дефект в виде полного непровара.

Признак непровара – малый диаметр отпечатка.

Фиксируется путем ручной отгибки кромки при сварке пластичного металла.

большая длительность импульса;

малое сварочное и ковочное усилие;

большие сборочные зазоры;

плохая подготовка поверхности;

Признак выплеска – большая глубина отпечатка.

Приводит к загрязнению частицами металла внутренней полости при сварке оболочковых конструкций.

Усадочные дефекты (рыхлоты, трещины)

малое сварочное усилие;

большая длительность импульса;

плохая подготовка поверхности;

запаздывание включения ковочного усилия.

Как правило, возникают у сплавов, имеющих большой температурный интервал кристаллизации.

Малоопасны при статических нагрузках.

малое усилие сжатия или его отсутствия;

раннее включение тока;

плохая подготовка поверхности;

Сквозное отверстие диаметром больше диаметра электрода.

Основные методы дефектоскопии сварных соединений

Методы неразрушающего контроля

— визуальный и визуально-оптический

радиационный (с использованием рентгеноконтрастных материалов)

Источник

Контактная сварка

Принципы процесса контактной сварки и общее представление о его разновидностях

Читайте также:  Горизонтальный сварочный шов на вертикальной поверхности

Контактная сварка это процесс образования неразъемных соединений конструкционных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия.

Разновидности процесса контактной сварки

Точечная сварка

При точечной сварке детали 1 собирают внахлестку, сжимают между электродами 2, к которым подключен источник электрической энергии 3 (например, сварочный трансформатор). Детали нагреваются при кратковременном прохождении сварочного тока до образования зоны взаимного расплавления деталей 4, называемой ядром. Нагрев зоны сварки сопровождается пластической деформацией металла в зоне контакта деталей (вокруг ядра), где образуется уплотняющий поясок 5, надежно предохраняющий жидкий металл от выплеска и от окружающего воздуха. Поэтому специальной защиты зоны сварки не требуется.

После выключения тока расплавленный металл ядра быстро кристаллизуется, и образуются металлические связи между соединяемыми деталями. Таким образом, образование соединения при точечной сварке происходит с расплавлением металла.

Шовная сварка

Подвод тока и перемещение деталей осуществляют с помощью вращающихся дисковых электродов – роликов 2. Как и при точечной сварке, детали 1 собирают внахлестку и нагревают кратковременными импульсами сварочного тока от источника 3 в результате чего образуется ряд перекрывающихся точек 4.

Рельефная сварка

При этом на поверхности одной из деталей 1 предварительно формируют выступ – рельеф, который ограничивает начальную площадь контакта деталей. В результате в этой зоне повышаются плотность тока и скорость тепловыделения. При нагреве рельеф постепенно деформируется; на определенной стадии процесса сварки формируется ядро, как при обычной точечной сварке. Сжатие деталей 1 и подвод к ним сварочного напряжения осуществляется при помощи плит 2.

Стыковая сварка

Детали 1 закрепляют в токоподводящих зажимах 2 и 4, один из которых (4) подвижен и соединен с приводом усилия сжатия машины. Напряжение к деталям подают от источника 3.

При стыковой сварке сопротивлением детали предварительно сжимают усилием и включают в сеть сварочный трансформатор. По деталям протекает сварочный ток, и происходит постепенный нагрев стыка деталей до температуры, близкой к температуре плавления. Затем сварочный ток выключают и резко увеличивают усилие осадки деталей, которые деформируются в стыке. При этом из зоны сварки частично выдавливаются поверхностные пленки, формируется физический контакт, и образуется соединение.

При стыковой сварке оплавлением вначале на детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают. При соприкосновении деталей в отдельных контактах вследствие большой плотности тока металл контактов быстро нагревается и взрывообразно разрушается. Нагрев торцов деталей происходит за счет непрерывного образования и разрушения контактов – перемычек. К концу процесса на торцах образуется сплошной слой жидкого металла. В этот момент резко увеличивают скорость сближения и усилие осадки F деталей; торцы смыкаются, большая часть жидкого металла вместе с поверхностными пленками и частью твердого металла выдавливается из зоны сварки, образуя утолщение – грат. Сварочный ток выключается автоматически во время осадки деталей. Для более равномерного нагрева деталей по сечению и получения однородных свойств соединений в ряде случаев до начала оплавления торец подогревают током способом сварки сопротивле­нием.

Шунтирование тока. Шунтирование тока проявляется в протекании части тока вне зоны сварки, например, через ранее сваренные точки при двухсторонней точечной сварке или через одну из деталей при односторонней сварке, при шовной сварке, при стыковой сварке изделий замкнутой формы. Шунтирование в значительной мере нарушает симметрию электрического поля и может привести к уменьшению плотности тока. Токи шунтирования обычно снижаются в процессе сварки за счет нагрева шунта и снижения сопротивления электрод-электрод.

Роль пластической деформации

Пластическая деформация металла вызывается как внешними, факторами – усилием со стороны электродов, так и внутренними – напряжениями, возникающими при несвободном расширении металла зоны сварки. При точечной, шовной, рельефной и стыковой сварке сопротивлением пластическая деформация металла присутствует на протяжении всего процесса сварки: от формирования холодного контакта до проковки соединения. При сварке оплавлением деформация происходит на этапе предварительного подогрева и осадки.

Основная роль пластической деформации при точечной, шовной и рельефной сварке заключается в формировании электрического контакта, в образовании пластического пояса для удержания расплавленного металла от выплеска и ограничения растекания сварочного тока во внутреннем контакте, в уплотнении металла на стадии охлаждения.

Основная роль пластической деформации при стыковой сварке заключается в удалении оксидов для образования металлических связей в стыке (второй этап цикла сварки) и электрических контактов (преимущественно в течение первого этапа нагрева). Деформация вызывается действием усилия сжатия, создаваемого приводом сварочной машины. Для образования начального электрического контакта достаточно небольшого давления, при котором происходит микропластическая деформация рельефа поверхности торцов. Для удаления оксидов и образования связей требуется относительно большая объемная пластическая деформация деталей. При стыковой сварке в большинстве случаев используется свободная схема объемной деформации, при которой металл течет без какого-либо внешнего ограничения. В процессе стыковой сварки о величине деформации судят по укорочению деталей, вызванному осадкой.

Дефекты соединений и причины их образования при контактной сварке

Основными дефектами при точечной, шовной и рельефной сварке являются:

  • Непровары – проявляется в виде полного отсутствия или уменьшения литого ядра, а также при частичном или полном сохранении оксидной пленки или плакирующего слоя в контакте деталь-деталь; выплески, несплошности зоны сварки (трещины, раковины), снижение коррозионной стойкости соединений, неблагоприятные изменения структуры металла. Общая причина непровара – изменение параметров режима сварки (снижение тока и времени сварки, увеличение усилия сжатия и диаметра электродов), а также других технологических факторов (малая нахлестка, расстояние между точками, большие зазоры), приводящие к снижению плотности тока (тепловыделения).
  • Выплески – это выброс части расплавленного металла из зоны сварки. Выплески разделяют на наружные (из области контакта электрод-деталь), внутренние (между деталями), начальные (на I этапе формирования соединения) и конечные (на II этапе). Общая причина появления этого дефекта состоит в отставании скорости деформации от скорости нагрева.
  • Несплошности зоны сварки: наружные и внутренние трещины, раковины. Трещины являются горячими и образуются преимущественно в температурном интервале хрупкости.
  • Снижение коррозионной стойкости соединений – возникает в результате переноса части электродного металла на поверхность вмятины и может вызвать усиленную коррозию в этой части соединения.
  • Неблагоприятные изменения структуры металла сварного соединения – возникают как следствие термодеформационного цикла сварки.
Читайте также:  Как высверливать сварочные точки

Основные дефекты стыковой сварки:

  • Непровар – полное или частичное отсутствие металлической связи. Причина непровара – наличие в стыке оксидов или недостаточный нагрев торцов.
  • Искривление волокон в области стыка обычно наблюдается при чрезмерной осадке.
  • Расслоения и трещины (обычно продольные горячие) возникают также при чрезмерной осадке.
  • Дефекты структуры (крупное зерно, загрязнение стыка неметаллическими включениями, снижение содержания легирующих элементов в стыке и т. п.) – могут быть вызваны перегревом металла, окислением при сварке, выгоранием легирующих элементов.

Области применения процессов контактной сварки и основные проблемы

Точечной и шовной сваркой обычно соединяют детали толщиной 0,5-6 мм. Толщина свариваемых деталей может быть одинаковой или различной. Материал деталей может быть однородным или разнородным. Если герметичность не требуется, то применяют точечную сварку. Прочноплотные соединения выполняют шовной сваркой.

При ограниченном доступе к месту сварки применяют односторонний подвод тока. Для повышения производительности и уменьшения коробления используют многоточечную сварку.

Сваркой сопротивлением обычно соединяют детали небольшого, как правило, круглого, сечения (например, из низкоуглеродистых сталей не более 200 мм 2 ).

Сваркой непрерывным оплавлением сваривают детали сечением до 1000 мм 2 (из низкоуглеродистой стали) и детали большого периметра (трубы, листы и др.).

Оборудование и приспособления

Для машин общего назначения ГОСТ 297—80 устанавливает, в частности, следующие основные параметры.

  • Наибольший вторичный ток. Это ток, который проходит во вторичном (сварочном) контуре при его коротком замыкании на максимальной ступени регулирования при номинальных значениях раствора и вылета сварочного контура.
  • Номинальное и (или) наименьшее и наибольшее усилия сжатия электродов — для точечных, шовных и рельефных машин.
  • Требования к геометрическим параметрам электродов и консолям машины (размеры контура относятся к наиболее важным параметрам машины; контуры состоят из жестких и гибких токоведущих элементов, которые соединяют вторичные витки сварочного трансформатора с оснасткой машин).

Оснастка машин включает консоли, электрододержатели, электроды, токоподводящие губки и другие элементы, размеры и конструкция которых может меняться в зависимости от конструкции изделия. На этих элементах иногда устанавливают приспособления, фиксирующие или поддерживающие свариваемые, детали, загрузочные или съемные механизмы. Вторичный контур характеризуется такими параметрами:

  • активное сопротивление;
  • индуктивное сопротивление;
  • полное сопротивление в режиме короткого замыкания.

В состав точечных, рельефных, шовных, подвесных и многоэлектродных машин входят приводы сжатия. В период протекания сварочного тока эти приводы формируют на электродах постоянное или изменяющееся во времени сварочное усилие. В необходимых случаях такие приводы создают на электродах усилие предварительного обжатия (до включения тока) и ковочное усилие (после выключения тока), превышающие уровень сварочного усилия. В большинстве машин приводы сжатия являются пневматическими, реже – пружинными.

Привода вращения роликов шовных машин – обеспечивают передвижение свариваемых деталей на шаг точек. Вращение роликов может быть непрерывным и прерывистым. Приводным может быть один из роликов, а в некоторых случаях крутящий момент передается сразу на оба ролика.

Электроды для точечной сварки и ролики для шовной сварки состоят из: рабочей части, части, обеспечивающей соединение с машиной, и средней (основной) части. Рабочая часть обеспечивает непосредственный контакт (электрический и механический) электрода со свариваемыми деталями и имеет рабочую поверхность, форма и размеры которой являются важной технологической характеристикой электрода (ролика). В настоящее время наиболее распространены две формы рабочей поверхности: плоская (цилиндрическая у роликов) и сферическая. Основной функцией электродов и роликов является подвод тока к деталям и передача к ним сварочного усилия. Внутренняя часть большинства электродов для точечной сварки имеет канал для подачи охлаждающей воды. Внутри охлаждающего канала находится трубка, по которой поступает вода.

Параметры режима контактной сварки

В зависимости от роли процессов тепловыделения и теплоотвода различают жесткие и мягкие режимы сварки.

Жесткий режим характеризуется высоким значением сварочного тока и малым временем сварки. Жесткий режим характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения. Такие режимы применяют при сварке материалов, обладающих высокой теплопроводностью и малым удельным электрическим сопротивлением.

Мягкие режимы характерны значительной длительностью протекания тока относительно малой силы. При этом происходит значительный теплообмен внутри деталей и с электродами.

Цикл контактной точечной и рельефной сварки состоит из предварительного сжатия, нагрева и проковки.

При сварке сопротивлением основными параметрами режима являются сварочный ток, или плотность тока, время протекания тока, начальное усилие сжатия и усилие осадки, укорочение деталей при сварке, установочная длина (начальное расстояние между внутренними краями токоподводов).

Основные параметры режима при сварке оплавлением: скорость оплавления, плотность тока при оплавлении, припуск на оплавление, время оплавления, величина осадки и ее скорость, длительность осадки под током, величина осадки под током, усилие осадки или давление осадки, установочная длина детали. Задают также напряжение холостого хода машины и программу его изменения.

Типовой технологический процесс производства сварных узлов состоит из таких операций:

  • изготовление деталей;
  • подготовка деталей;
  • сборка;
  • сварка;
  • доводочные операции;
  • антикоррозионная защита;
  • контроль.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector