Условия получения сварного соединения при стыковой сварке

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 и состоит из двух этапов — нагрева торцов деталей и осадки (рис. 1).

Рис. 1. Этапы образования соединений при стыковой сварке:

а — сопротивлением ( — начальное усилие;  — усилие осадки);

б — оплавлением ( — зазор между деталями;  — слой расплавленного металла)

Первый этап при стыковой сварке сопротивлением (рис. 1, а) в значительной мере аналогичен процессам, протекающим до образования расплавления в контакте деталь — деталь при точечной сварке. При стыковой сварке оплавлением (рис. 1, б) нагрев деталей происходит до образования на торцах слоя расплавленного металла толщиной  в результате локального расплавления и разрушения перемычек. Второй этап сопровождается деформацией нагретых поверхностей — осадкой.

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

При сварке сопротивлением температура торцовых поверхностей ниже температуры плавления. В общем случае поверхность покрыта оксидными пленками, и формирование металлических связей происходит в ходе пластической деформации металла в твердом состоянии. Однако относительно малая деформация не обеспечивает полного удаления оксидов.

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

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

Основные процессы вызывают ряд сопутствующих процессов, а именно изменение структуры и свойств металла, тепловое расширение и усадку металла, массоперенос в контакте электрод — деталь.

Процессы теплового расширения металла и массоперенос в контакте электрод — деталь, как правило, не оказывают существенного влияния на качество соединений.

Взаимодействие основных процессов при стыковой сварке представлено на наиболее характерных циклограммах. Циклограмма на рис. 2, б объединяет два варианта стыковой сварки оплавлением: сварку непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом. В первом варианте отсутствует подогрев деталей перед оплавлением, во втором — применяют предварительный подогрев деталей за счет, например, возвратно-поступательного перемещения подвижной плиты машины. При сближении деталей цепь замыкается накоротко, и создается некоторое давление. Электрический ток подогревает детали. Нагрев отдельными импульсами  способствует более равномерному нагреву торцов деталей.

Рис. 2. Типовые циклограммы процесса стыковой сварки:

а — сопротивлением ( — общая деформация деталей;  — время нагрева;  — время осадки;  — перемещение подвижной плиты машины;  — цикл сварки сопротивлением);

б — оплавлением ( — время осадки под током; ,  — время подогрева и оплавления;  — укорочение деталей при оплавлении; ,  — общая деформация деталей при осадке и осадка подтоком;  — ток подогрева;  — цикл сварки оплавлением;  — цикл сварки оплавлением с подогревом)