Что такое рельефная сварка
Рельефная сварка
Рельефная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются в одной или одновременно в нескольких точках, имеющих специально подготовленные выступы-рельефы. Этот способ аналогичен точечной контактной сварке. Главное отличие: контакт между деталями определяется формой их поверхности в месте соединения, а не формой рабочей части электродов, как при точечной сварке. Выступы-рельефы заранее подготавливаются штамповкой или иным способом и могут присутствовать на одной или обеих свариваемых деталях. Рельефная сварка позволяет производить соединение сразу в нескольких точках либо получать непрерывный герметичный шов по кольцевому рельефу.
Технология
Рельефная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу ее технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей.
Одним из преимуществ рельефной сварки является высокая производительность. За один ход сварочной машины производится до нескольких десятков [4] сварных точек, количество которых определяется числом предварительно выштампованных выступов-рельефов. Для получения качественного соединения требуется точная штамповка и плотное прилегание собранных деталей по всем выступам. Другое преимущество — малый износ электродов по сравнению с той же точечной контактной сваркой, так как для рельефной сварки используются электроды с большей площадью контактной поверхности, что обеспечивает перенос концентраций сварочного тока и давления в области рельефных выступов.
Контактная рельефная сварка: особенности, суть процесса
Содержание:
Рельефная сварка представляет собой один из видов контактной сварки, при котором металлоизделие сваривается по, так называемой, поверхности касания. В данном случае эта поверхность ограничена рельефами, которые могут быть как естественного происхождения, так и искусственного. Отметим, что рельефный способ сварки отличается, к примеру, от точечного в первую очередь положением контакт, который располагается между деталями определенным способом. Кроме того, могут различаться положения рельефов, форма участков и прочее.
Контактное рельефное сваривание: виды и особенности.
Заметим, что контактная рельефная сварка может быть разных видов. Наиболее популярен способ сварки листовых металлоизделий внахлест. Этот способ сваривания производится посредством рельефов, которые имеют разнообразную форму. Чаще всего используются сферические рельефы. Посредством их получаются соединения, которые в разрезе имеют круглую форму. Заметим, что сваривание может осуществляться сразу по нескольким рельефам.
Чтобы получить соединения, имеющие вытянутую форму, применяют, так называемые, продолговатые рельефы. Очень часто для соединения деталей металлоизделия сварщики используют кольцевые или прямоугольные рельефы. Они позволяют получить довольно прочные и герметичные соединения.
При сваривании внахлесточным способом рельефы обычно формируют посредством метода холодной штамповки. Этот способ приводит к образованию незаполненной лунки. При изготовлении небольших деталей холодной высадкой или местным контактным нагревом можно получить и рельефы, не имеющие лунок. Эти рельефы имеют довольно неплохой показатель жесткости. При сваривании деталей, которые имеют небольшую толщину, или деталей, произведенных сплавов, отличающих особой пластичностью, использование этих рельефов особенно целесообразно. Кроме того, хороший результат может быть получен при применении вместо рельефов специальных промежуточных вставок. Этот метод целесообразен, когда создание рельефов способами штамповки и высадки осуществить сложно или если необходимо соединить детали, имеющие большую толщину.
Т-образная сварка.
Еще один популярный вид рельефного сваривания – это Т-образная сварка (при таком сваривании производят тавровое соединение). Суть процесса заключается в том, что деталь металлоизделия соединяется торцом с другой детали. Этот вид сваривания сварщиками применяется часто при создании соединений листов, труб, стержней и пр.
Отметим, что заранее на кромках частей металлоизделия создают кольцевые либо компактные рельефы. Их делают методом высадки или с помощью механического воздействия на кромки. Кольцевые рельефы в дальнейшем помогают создавать довольно герметичные соединения. Герметичность достигается и тогда, когда детали ввариваются в специальное отверстие, которое заблаговременно делается в трубе или листе. Кольцевой контакт тут находится между кромкой отверстия, что внутри, и поверхностью детали, которая поддавалась механическому воздействию или развальцовке. Может быть и по-другому: наружная поверхность имеет острую кромку, а скос находится внутри отверстия. Кроме того, для рельефной сварки втавр часто используют заблаговременное выштамповывание рельефов на листе.
Суть контактного рельефного сваривания.
Стоит отметить, что контактная рельефная сварка отличается и сутью процесса. Суть процесса сварки заключается в том, что тут металлоизделие соединяется не посредством плавления металла, а с помощью пластической деформации. То есть, детали соединяются в твердой фазе. Но стоит отметить, что детали не всегда свариваются внахлестку, которая необходима для образования литого ядра. Из-за этого выделяют две группы соединений, которые характеризуются разными условиями образования.
Стоит обозначить сферы, где обычно используется способ рельефного сваривания металлоизделий. Такая сварка используется при соединении деталей из углеродистых, низкоуглеродистых, легированных и низколегированных сталей. Сплавы, которые характеризуются повышенными пластическими свойствами, например, сплавы меди или алюминия, редко соединяются в такой способ.
Особенности рельефной сварки.
Данный вид сваривания, как и остальные, имеет ряд преимуществ. Отметим основные:
Рельефное сваривание может использоваться тогда, когда сварить изделия прочими способами не представляется возможным. С другой стороны рельефная сварка требует дополнительных расходов на создание нужных рельефов на деталях. Эти особенности объясняют использование этого метода сваривания в основном при массовом производстве.
Что такое рельефная сварка, каковы ее преимущества и недостатки? Сфера применения
Различают три основные разновидности контактной сварки. В их числе, помимо точечной и шовной, представлена рельефная сварка. Все указанные технологии объединены единым принципом работы: когда напряжение подается на электроды в процессе их соприкосновения, возникает короткое замыкание. Металл, который подвергается воздействию, становится пластичным и частично плавится. В результате диффузионных процессов слои материалов соединяются.
Что такое рельефная сварка
Рельефная сварка представляет собой разновидность контактной сварки, при которой соединение формируется на отдельных участках деталей. Такое соединение связано с геометрическими формами деталей, в том числе по специально созданным на заготовках выступам и рельефам.
По своей сути рельефная сварка схожа с шовной: сварной шов в обоих случаях представляет собой сплошную линию из сварных точек. Ее отличие от контактной точечной сварки состоит в том, что контакт между изделиями в данном случае формируется не за счет формы электродов, как при точечной сварке, а формой поверхности.
Схема рельефной сварки
Рельефы могут иметь как искусственное, так и естественное происхождение. Выступы для сварки могут присутствовать как на одной детали, так и на обеих одновременно.
Изготовление таких рельефов на производстве целесообразно совмещать с формовкой деталей в процессе ее вырубки и штамповки. Это позволяет повысить точность штамповки и снизить трудоемкость.
Проводится рельефная сварка по ГОСТ 15878-79 «Контактная сварка. Соединения сварные» с использованием специального оборудования, которое автоматизирует процесс.
Особенностью рельефной сварки является то, что она может применяться там, где другие виды контактной сварки использовать невозможно.
Преимущества и недостатки
Как и любая технология, рельефная сварка имеет свои преимущества и недостатки.
Слабым местом любой сварки является ее околошовная зона, которая может в конечном итоге отрицательно повлиять на прочность изделия. В задачи любой сварки входит максимальное сокращение этой зоны. Преимущество метода рельефной сварки состоит в том, что она предполагает ускоренный временной промежуток для воздействия повышенных температур на изделие, что сокращает распространение тепла и делает околошовную зону минимальной.
Полученные швы хорошо выдерживают перепады температур, трение, высокое давление, динамические нагрузки.
Рельефная сварка предполагает использование автоматических сварочных установок, которые позволяют добиться нужных геометрических параметров изделий. Ручная рельефная сварки практикуется в исключительных случаях. Но, с другой стороны, необходимость применения дорогостоящего производственного оборудования для сварки выступает недостатком и ограничением данного способа.
Важным преимуществом такой сварки является высокая производительность: сварочная машина за одну проходку может соединить несколько десятков сварных точек. Их количество зависит только от того, сколько было предварительно отштамповано выступов с рельефом под сварку.
Точная штамповка и плотное прилегание деталей обеспечивает высокое качество изделий, полученных в результате рельефной сварки. Также немаловажный плюс способа – высокие эстетические составляющие, когда соединения отличаются небольшой околошовной зоной, которая за время плавления не успевает сильно прогреться, а стыки практически незаметны на поверхности.
Если сравнивать этот тип варки с точечной контактной, то преимуществом рельефной станет небольшой расход электродов.
В числе других преимуществ можно выделить:
При этом рельефной сварке присущи определенные недостатки и ограничения, которые нельзя не учитывать при разработке технологии и оценке ее экономической обоснованности. Недостатком рельефной сварки является потребление больших энергомощностей для сваривания деталей. В числе прочих отрицательных черт данной технологии можно отнести:
Наконец, использование способа рельефной сварки не всегда экономически оправдано, что объясняет ее применение только на массовых производствах. Связано это с тем, что производителю приходится нести дополнительные затраты на создание рельефа на заготовках с помощью штамповки, высадки или точения.
Сферы применения
С точки зрения используемых материалов, рельефная сварка наиболее эффективна на нелегированных низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталях, а также на низко- и среднелегированных.
Так как метод отличается высокой текучестью, то он не применяется на медных и алюминиевых сплавах.
Такая сварки применяется в целях соединения деталей из титановых сплавов, сталей, цветных металлов. Контактная рельефная сварка применяется на массовом производстве, которое требует высокой прочности соединения, эстетики, пластичности шва в сочетании с прочностью. В числе сфер, которые чаще всего практикуют рельефную сварку:
Таким способом производят корпусы самолетов и автомобилей (например, используется для крепления скоб к капоту, петель для навески дверей к кабине), сборные конструкции, используемые в системах автоматизации.
Сварка также может использоваться для изготовления метизов для промышленности, для матриц и корпусов и пр. В приборостроении практикуется применение метода для соединения деталей с малым сечением и различными покрытиями, для соединения болтов и гаек. В радиотехнике – для прикрепления проволоки к тонким деталям.
Какие бывают виды
Рельефная сварка классифицируется по форме кромок и способам стыковки поверхностей. По последнему критерию различают две разновидности сварки:
Внахлест
При сварке внахлест форма изделия определяется кромкой: формой, расположением и количеством швов. Наиболее распространенной является сварка внахлест с отштампованными заранее рельефами.
При сварке внахлест могут быть использованы разные виды рельефов. Чаще всего используются сферические рельефы. Соединение в разрезе в данном случае будет иметь круглую форму. Для получения вытянутых соединений применяют продолговатые формы выступов.
В процессе соединения деталей сварщиками также могут применяться кольцевые и прямоугольные рельефы, которые хорошо обеспечивают прочность и герметичность.
Вместо рельефов при необходимости соединения деталей с большой толщиной могут использоваться специальные промежуточные вставки.
Т-образная сварка
Т-образная сварка, или сварка по типу таврового соединения позволяет соединять торцевые части детали методом стыка. Герметичности можно достигнуть при соединении деталей методом паз-гребень с помощью специального отверстия. Данная разновидность применяется в процессе сварки стержней, гаек, труб и пр.
Выбор режима
Режимы рельефной сварки разрабатываются на предприятии индивидуально на основании ГОСТа, инструкций и характеристик оборудования, которое действует на предприятии, с точки зрения его мощности.
При выборе режима используются следующие параметры:
При выборе режима важно правильно рассчитать интенсивность тока, чтобы рельефы, которые нагреваются, не подвергались излишним деформациям до формирования зоны расплавления. Если металл рельефов расплавится при соединении, то это в конечном итоге сделает изделие непрочным.
Таким образом, рельефная сварка в основном используется на промышленных сварочных установках, гораздо реже используется ручная сварка. Соединения при этом формируются за счет обеспечения пластичности специальных выступов или рельефов, созданных на деталях искусственно или естественно. Рельефная сварка обладает рядом достоинств, которые определяют ее широкое применение. Это высокая производительность, компактность сварных швов и возможность расположения рельефов ближе к кромке, возможность обеспечения высокой герметичности и эстетических свойств. При этом необходимость дополнительных затрат на создание выступов и некоторые ограничения метода не всегда делают его оправданным с экономической и технологической точек зрения. Рельефная сварка в основном применяется на промышленных массовых производствах, в которых придается высокое значение прочности: автомобилестроении, самолетостроении, радиоэлектронике, приборостроении и пр. Различают две разновидности сварки: внахлест и Т-образная.
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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.
Особенности рельефной сварки
Почему стоит обратить внимание на рельефную сварку?
Под рельефной сваркой принято понимать точечную металлообработку, с помощью которой детали прочно соединяются между собой на участках с определенными выступами. Такие рельефы образуются, за счет попеременного сжатия и подвода тока. При этом поверхность заготовок для рельефной сварки заранее обрабатывается. Рельефы могут быть круглыми, кольцевыми или продолговатыми. Электродами детали зажимаются с некоторым усилием, после чего происходит подача сварочного тока.
Ниже на рисунке показано, как происходит рельефная сварка:
Сущность и отличительные черты рельефной сварки
Отдельно стоит отметить, что этот сварочный процесс характеризуется интенсивным нагревом и быстрой деформацией металла. Это необходимо для создания условий — зоны расплавления в местах контакта заготовок. Такова главная особенность точечной сварки. Постепенно границы зоны расплавления увеличиваются, а металл при деформации выходит наружу детали. Контактная сварка предполагает выключение тока на определенном этапе работ, что приводит к охлаждению и кристаллизации расплава (образуется ядро, окруженное плотным поясом измененного металла). За счет большой контактной поверхности, а также давления в выступах заготовок электроды обладают долгим сроком службы.
Рельефная контактная сварка нацелена на образование прочных соединений заготовок из металла для их дальнейшего использования в разных деталях и конструкциях. К преимуществам этого сварочного процесса относят:
Единственным недостатком рельефной сварки является большой расход мощностей. Однако его можно минимизировать, за счет грамотного подхода. Правильный выбор режима сварки помогает добиться небольшого зазора между деталями, который будет препятствовать случайным соприкосновениям и созданию новых путей движения тока в заготовках (помимо уже имеющихся выступов). Таким образом, рельефная сварка относится к разновидностям контактной сварки, но имеет некоторые различия (детали соединяются, но поверхности касания ограничены искусственными или естественными рельефами).
Важно: Отличием рельефной контактной сварки является тот факт, что положение контакта между деталями зависит типом и расположением рельефом, а также формой участков деталей, подготовленных к сварке. То, в каком положении находятся сварочные электроды, значение не имеет. Важны особенности рельефа и поверхностей деталей.
Какой бывает рельефная сварка?
На сегодняшний день рельефная сварка активно применяется в автомобилестроении и других отраслях промышленности. Выделяют несколько видов этого сварочного процесса. Однако базовым является металлообработка листов внахлест с помощью различных выступов (чаще всего это сферические выступы для формирования соединений круглой формы). В зависимости от целей процесса сварка выполняется по одному или сразу нескольким выступам.
Основные виды рельефной сварки:
Как уже было сказано, рельефная сварка предполагает сильную деформацию металла. Однако это еще не значит, что все соединения должны быть одинаковыми — то есть детали сварки формируют нахлестку. По способу закрепления деталей рельефная сварка подразделяется на сварку нахлесточных участков (с использованием сферических рельефов) и Т-образную сварка. Первая разновидность не позволяет получить литую зону, а благодаря Т-образной сварке добиться плотного прилегания можно с большей вероятностью. Этим она напоминает стыковую сварку по методу сопротивления.
Применение и преимущества рельефной сварки
Благодаря своим уникальным свойствам, рельефная сварка применяется в авиастроении, автомобильной промышленности, радиотехнике, приборостроении и в других отраслях промышленности. Она подходит для надежного скрепления легированной стали (и различных изделий на основе этого металла). При этом стоит отметить, что сварочные процессы при рельефной, точечной и иных контактных способах металлообработки очень похожи.
Рельефная сварка отличается высокой маневренностью и гибкостью. Она повышает стабильность и долговечность соединений, а также отличается минимальным расстоянием частей от кромок деталей. Недостатком является низкая жесткость выступов, и по этой причине она не используется для соединения алюминиевых и медных деталей. С другой стороны, такая контактная сварка отлично заменяется точечную. Это Т-образная обработка, преимущества которой незаменимы в производстве металлических изделий разных форм и размеров. Рельефная сварка является универсальной, поскольку способна заменить дуговую, пайку, клепку и другие методы (за счет этого производители добиваются высоких результатов производительности, быстрого завершения трудоемких процессов).
В рельефной сварке используются готовые электроды, изготовленные из бронзовых полуфабрикатов различных форм поставок. Компания «Специальные материалы» поставляет следующие бронзовые сплавы для производства высококачественных электродов:
AERIS 1345 — Российский аналог БрБ2 — Сплав CuBe2
AERIS 1335 — Российский аналог БрНБТ — Сплав CuCoNiBe
AERIS 1340 — Российский аналог БрНХК, БрНХК (ф) — Сплав CuNiSiCr
AERIS 1320 — Российский аналог БрХ — Сплав CuCr1
AERIS 1330 — Российский аналог БрХЦр, Бр1ХЦр, БрХ, БрХ1, БрЦр — Сплав CuCr1Zr