5. Обробка результатів, їх аналіз і висновки

1. описати технічні характеристики конденсаторної точкової машини МТК-1201;

2. описати будову та призначення основних вузлів даної машини;

3. нарисувати циклограму точкового зварювання на конденсаторній машині МТК-1201;

4. описати вплив зміни параметрів режиму зварювання на якість зварного з’єднання.

Таблиця 5.1 – Дослідження впливу параметрів режиму зварювання на якість з’єднання

Марка зварюваного матеріалу	Товщина взірців, мм	Параметри режиму зварювання				Якість зварювання (задовільна, незадовільна)
		dе, мм	U,В	F,Н	С, мкФ

6. Контрольні запитання

1. Що таке конденсаторне зварювання і де воно застосовується?

2. Які є схеми конденсаторного зварювання, та їх застосування?

3. Який режим застосовують для конденсаторного зварювання?

4. Які основні параметри режиму конденсаторного зварювання?

5. Призначення та застосування машин для конденсаторного зварювання?

6. З яких основних вузлів складається машина для конденсаторного зварювання?

7. Який принцип роботи машини для конденсаторного зварювання?

8. Що входить в зарядне коло батареї?

9. Що входить в розрядне коло батареї?

10. Які переваги конденсаторного зварювання ?

Лабораторна робота № 6 дослідження технологічних параметрів зварювання тертям

1. Мета роботи

1. вивчити суть процесу та технологічні способи зварювання тертям;

2. ознайомитись з будовою обладнання для зварювання тертям;

3. навчитись визначати технологічні параметри даного процесу та проводити зварювання.

2. Програма роботи

Лабораторна робота розрахована на 2 години аудиторних занять, під час яких вивчається процес зварювання тертям, основні технологічні схеми, будова обладнання та параметри зварювання.

3. Основні теоретичні положення. Опис устаткування

Зварювання тертям – це зварювання тиском із нагріванням металу в зоні з’єднання внаслідок тертя його поверхонь під час обертання або зворотно-поступального руху однієї поверхні відносно іншої.

Зазвичай зварювання тертям застосовується при виготовленні деталей які мають форму тіл обертання (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Схема зварювання тертям

Якісне з’єднання утворюється в результаті встановлення металічних зв’язків між поверхнями деталей. Плівки різної природи, що є на з’єднуваних поверхнях, руйнуються при терті та видаляються із зони зварювання внаслідок значної пластичної деформації. Для досягнення необхідної деформації метал нагрівається під впливом теплоти, що виділяється при терті. Механічна енергія перетворюється безпосередньо в теплову локалізовано в тонких поверхневих шарах. Робота, що витрачається на подолання сил тертя, перетворюється в теплоту, яка нагріває метал до необхідних температур.

Зварне з’єднання утворюється після зупинки відносного переміщення деталей під дією тиску осадки (проковки), який звичайно вибирається більшим від тиску при нагріванні.

Режим процесу тертя визначає характер взаємодії поверхонь. При малих швидкостях тертя відбувається глибинний вирив часток металу, при великих – лише малих поверхневих часток. Тому в останньому випадку товщина теплогенеруючого шару мінімальна. Його температура зростає, хоча питомі затрати енергії на зварювання зменшуються.

Необхідною умовою утворення якісного з’єднання є пластична деформація металу в зоні стику.

Під дією температури і тиску в зоні зварювання витіснений метал утворює „комірець”, який захищає зварювані поверхні від зовнішнього середовища. Його розміри та форма, як і ширина зони термічного впливу, залежать від зварюваних металів та параметрів режиму зварювання.

Витіснення металу зі стику в радіальному напрямку у вигляді комірця сприяє винесенню зруйнованих при терті оксидів. При зварюванні однойменних металів одного діаметру деформації обох деталей будуть однаковими, при зварюванні різнойменних – різні.

Основним параметрами режиму зварювання тертям є частота обертання, тиск і час нагрівання, тиск осадки (проковування) і величина осадки металу.

Частота обертання може змінюватись в досить широкому діапазоні, від 750 до 5000 об/хв., в залежності від матеріалу який зварюється. Зусилля осадки вибирається значно більшим (у декілька разів) умовної границі плинності металу при температурах зварювання (900...1000 °С).

Тиск нагрівання може бути рівним тиску осадки, але для зменшення потужності приводу зварювальної машини, зношуванн поверхонь при нагріванні та припусків на зварювання тиск нагрівання вибирають таким, щоб дорівнював 0,2...0,6 тиску осадки. Тиск нагрівання може бути ще зменшений при відповідному збільшенні швидкості обертання.

Час нагрівання залежить від частоти обертання та тиску нагрівання і визначає величину зносу деталей при нагріванні. При терті нагрівається тонкий шар металу, тому час нагрівання складає секунди або десятки секунд. При цьому температура сталі в зоні зварювання може досягати 950...1300 °С.

Величина осадки при зварюванні тертям складає від 3 до 6 мм, а іноді і більше.

Для зварювання тертям дуже важливою є можливість практично миттєвої зупинки взаємного переміщення зварюваних деталей. Зусилля осадки повинне прикладатися трохи раніше моменту зупинки відносного переміщення деталей.

Слід відмітити що параметри режиму зварювання тертям можуть змінюватись в досить великих інтервалах, тому після вибору їх слід відпрацьовувати експериментально. Орієнтовні параметри режимів зварювання деяких металів наведені в таблиці 6.1.

Зварювання тертям виконується на спеціальних машинах які мають досить високі осьові зусилля і швидкість обертання та забезпечують швидкий запуск та миттєву зупинку руху деталей відносно одна одної.

Також як виняток зварювання тертям можна виконувати на переобладнаних токарних або свердлильних верстатах, але вони не розраховані на великі осьові навантаження.

На практиці застосовують в основному чотири способи зварювання тертям:

- зварювання тертям з гальмуванням;

- інерційне зварювання тертям;

- зварювання тертям без маховика та штучного гальмування;

- ротаційне зварювання тертям.

Таблиця 6.1 - Режими зварювання тертям деяких металів

Метал	Діаметр деталі	Фаза нагрівання		Фаза зварювання		Частота обертання об/хв	Величина осадки, мм
		Тиск, МПа	Час, с	Тиск, МПа	Час, с
Низьковуглецеві та низьколеговані сталі	20	20...100	3...1000	40...250	2...10	750...5000	2...12
Високолеговані сталі	20	40...100	6...10	120...4000	2...5	750...5000	4...8
Алюміній	20	10...30	0,1...4	30...80	2...5	2000...4000	7...14
Мідь	40	35	28	150	1...2	1000	20
Латунь Л 62	16	33	3	33	1...2	3000	7
Алюміній + Ст 3	40	50	3...4	50	1...2	760	13...15
Алюміній + мідь	32	30	3...4	200	1...2	1000	18

Суть способу зварювання тертям з гальмуванням (рисунок 6.2), полягає в тому що дві деталі встановлюють в затискачах машини, та одну з деталей обертають відносно другої, нерухомої до утворення пластичного шару на торцях деталей, в момент зчеплення деталей проводиться різке гальмування (за чверть оберту) та осадка.

1 – електродвигун; 2 – муфта зчеплення; 3 – муфта гальмування шпинделя;4 – шпиндель; 5 – зварювані деталі; 6 – задня бабка; 7 – привід стискання деталей

Рисунок 6.2 – Кінематична схема машини для зварювання тертям з гальмуванням

Але даний спосіб зварювання тертям має ряд недоліків, таких як необхідність миттєвого гальмування, необхідна велика потужність двигуна. Тому була розроблена технологія інерційного зварювання тертям з використанням інерції маховика без гальмування (рисунок 6.3).

При даному способі зварювання маховик з вибраним моментом інерції разом з рухомою деталлю розганяють за допомогою невеликого привідного двигуна до заданої швидкості. Після чого двигун за допомогою муфти зчеплення від’єднують від маховика що обертається разом із деталлю, а нерухому деталь за допомогою стискаючого приводу притискають до деталі що обертається. Сили тертя між рухомою та нерухомою деталями гальмують та зупиняють маховик з деталлю. За короткий час гальмування маховика проходить зварювання деталей.