Рельефная сварка

Чтобы разобраться, что такое рельефная сварка, нужно иметь представление о полной технологии, к которой она относится. Контактный способ соединения деталей — это один из последних вариантов сращения металлов нагревом зоны проплавления электрическим током и одновременной деформацией за счет прилагаемого усилия на сжатие. Рельефная сварка — это, в первую очередь, высокие показатели, среди которых стоит выделить:

• Скорость процесса. Для расплавления пятна контакта необходим разогрев в течение 0,02-1 секунды.
• Эстетичный внешний вид. Благодаря равномерной подаче силы тока и скорости движения электродов, сварной шов получается ровным по ширине и высоте, с отсутствием наплывов, сохранением цвета поверхности, поскольку изменения в структуре происходят непосредственно в месте соприкосновения.
• Нулевое количество брака. Контактная сварка предполагает использование современного оборудования, которое выдерживает максимально точно заданные параметры в течение всего времени работы.
• Отличные показатели сварного шва и околошовной зоны.
• Возможность соединения металла толщиной 0,01-3 мм, а также сплавов в широком диапазоне по химическому составу и толщине.
• Минимальный износ оборудования, отсутствие расходных элементов.

Рельефная контактная сварка

Особенности технологического процесса

Важно! Из-за соприкосновения с электродами увеличивается отток тепла, что для легированных сталей чревато появлением мартенситной структуры, поэтому практикуется проведение термической обработки в электродах

Всего существует 3 типа контактной сварки: точечная, шовная и рельефная. Объединяет их принцип работы: подаваемое напряжение на электроды при их соприкосновении образует короткое замыкание. Металл, находящийся в зоне термомеханического влияния, становится пластичным или частично расплавляется, степень сжатия обеспечивает проведение диффузионных процессов, при которых слои соединяются.

Контактная точечная шовная и рельефная сварки несколько схожи. Электроды в данном случае представлены в виде валков, через которые передается усилие на сжатие. В отличие от точечной, сварной шов у них представляет линию, состоящую из сплошных точек. Второй тип образуется благодаря уже имеющимся на кромках рельефам, полученным методом холодного проката, или же с помощью прослойки, которая может выполнять несколько функций:

• переходного металла по химсоставу;
• соединения деталей большой толщины;
• ребра жесткости.

Как и во всех остальных технологиях, принцип рельефной сварки основан на коротком замыкании при соприкосновении 2 электродов. За доли секунды происходят локальный нагрев в зоне взаимодействия электродов до температур расплавления металла и быстрое охлаждение.

Помимо структуры самого шва, слабым местом любой сварки является околошовная зона. В этой зоне при нагреве происходят процессы структурных превращений, которые в своем большинстве увеличивают размер зерна, снижая прочность. Происходит это поэтапно, с уменьшением воздействия от расплава. В зоне можно проследить несколько участков:

• Сплавление. К нему относится также зоны расплавленного и не полностью расплавленного Ме.
• Перегрев. Прилегающий участок, t немного не дотягивает до плавления (солидуса) и составляет около 1100-1400 °С. Наибольшую опасность зона представляет с увеличением содержания углерода, поскольку происходят фазовые превращения, а охлаждение при критических скоростях способствует получению мартенсита (нежелательная структура из-за хрупкости).
• Рекристаллизация. Это единственный участок, структура которого улучшается.
• Старение. Происходит сегрегация легкоплавких Ме к границам зерен, что приводит к увеличению хрупкости. Этот процесс наблюдается в течение длительного времени под воздействием напряжений, которые испытывает металл, но при нагреве до определенных t он ускоряется.
• Синеломкость. Имеет значение для легированных и высокоуглеродистых сталей.

При любой сварке одной из главных задач стоит уменьшение этой зоны. Преимущество нашего метода состоит в том, что зона термического влияния сокращена до минимальной, поскольку ускоренное время повышения температуры сильным импульсом не способствует дальнейшему распространению тепла, что и определяет минимальную околошовную зону.

Разновидности рельефной сварки

Контактная рельефная сварка отличается не только формой кромок, но еще и способами стыковки поверхностей, их существует 2 вида:

• Внахлест. В этом случае форму соединения определяет кромка изделия, а именно ее форма, количество швов и расположение. Так классифицируется рельефная сварка: схема, рассмотренная в разрезе:

1. сфера;
2. вытянутый цилиндр;
3. кольцевой.
1. Т-образная, по типу таврового соединения. Это единственный вид сварки, который позволяет соединить торцевую часть детали методом стыка. Создавать герметичные изделия — еще одно преимущество метода. Для этого заранее подготавливаются рельефы с помощью холодной или горячей высадки. Герметичность достигается при соединении деталей методом паз-гребень в специальное отверстие матрицы. Таким образом проводится рельефная контактная сварка гаек, труб, стержней, пуансонов и т. д.

Области применения

Немаловажной в этом способе является эстетическая составляющая. Соединения отличаются небольшой околошовной зоной, поскольку за время расплавления она не успевает достаточно прогреться, а сам стык незаметен на поверхности.

Наиболее эффективно работает на сталях:

• низко- и среднеуглеродистые нелегированные;
• низко- и среднелегированные.

Из-за высокой текучести метод не применяют на алюминиевых и медных сплавах.

Контактная рельефная сварка на производстве

Используется он везде, где требуются высокая гарантия прочности соединения, эстетичный внешний вид, оптимальное соотношение прочности и пластичности сварного соединения. Это авиастроение, машиностроение, радиотехника, промышленность различной направленности. Шов выдерживает:

• перепад температур;
• трение;
• нагрузки: динамические и нагруженные;
• высокое давление.

Это могут быть как корпуса самолетов, автомобилей, так и сборные конструкции, используемые в системах автоматизации.

Проводится рельефная сварка (ГОСТ 15878-79) на специальном оборудовании, что можно отнести к недостатку. Рационально ее использовать для промышленных целей: непрерывного потока изготовления метизов, матриц, корпусов и т. д.

Предполагается также применение режимов рельефной сварки. Разрабатываются они индивидуально предприятием на основании ГОСТ, инструкций, а также мощностных характеристик оборудования. Основными параметрами, которые используются в формуле, являются:

1. Характеристики свариваемой стали:

• класс;

• толщина.

1. Параметры тока:
   1. сила тока;
   2. ступень трансформатора;
2. Временные и физико-механические параметры:
   • усилие сжатия;
   • выдержка под током;
   • выдержка проковки.

Заключение

Отсутствие человеческого фактора при использовании этого метода является одним из решающих для получения идеально точных параметров изделия. Для проведения таких работ задействуются автоматические установки, реже ручная сварка. Поскольку диапазон марок сталей не ограничен, нередко применяют сварку под флюсом для получения «чистого» шва, без примесей окислов.

Для удешевления процесса изготавливается оборудование, работающее не только в автоматическом режиме, но также управляемое вручную.