Точечная и шовная электроконтактная сварка. Вычертить принципиальную схему контактной шовной сварки и кратко пояснить сущность этого мет

9. Точечная и шовная электроконтактная сварка. Вычертить принципиальную схему контактной шовной сварки и кратко пояснить сущность этого метода сварки металлов.

 

Контактная сварка - это один из наиболее эффективных, экономичных, высокомеханизированных и автоматизированных способов сварки, обеспечивающих высокую прочность, качество и надежность сварного соединения и широко используемых в строительстве для сварки арматуры, трубопроводов, рельсов и т.д. Изготовление наиболее дорогих и сложных узлов легковых и грузовых автомобилей - кузовов и кабин тоже основывается на электроконтактной сварке. Многие конструктивно сложные детали в машиностроении изготовляются путем точечной сварки штампованных из листового проката заготовок.

Способы электроконтактной сварки подразделяются на три группы (рис. 1.): стыковая, точечная и шовная.

 

Рис. 1. Способы электроконтактной сварки.

 

Электроконтактная сварка деталей (рис. 2.) выполняется следующим образом: детали сжимают усилием Р, через стык их пропускается электрический ток J в течени и времени t, происходит нагрев металла в зоне контакта до температуры плавления, выключается электрический ток, деталь охлаждается и кристаллизуется сварной шов, снимается нагрузка.

 

Рис. 2. Схема выполнения электроконтактной сварки.

 

Количество тепла, выделившегося при прохождении электрического тока находится по формуле:

 

Q= J 2 R t, Дж.

 

Рис. 3. Способы получения точечных сварных швов.

 

Точечная сварка используется в  основном для сварки листовых конструкций, соединения пересекающих стержней (арматура железобетонных конструкций). Суммарная  толщина листов обычно не превышает 10 …12 мм (возможна до 20 мм для листовой сварки), а других элементов до 30 мм.

Сварные соединения могут реализовываться по разному (рис. 3.): одноточечная 2-х сторонняя; 2-х точечная односторонняя и многоточечная односторонняя. Последний способ обеспечивается аналогично как и 2-х точечная односторонняя, только в этом случае для каждой пары точек сварки необходима своя вторичная обмотка, так, например, для 40 -точечной контактной сварки необходимо 20 вторичных обмоток трансформатора.

При двухсторонней одноточечной сварке нижний электрод неподвижен, а верхний  перемещается с помощью механизма  сжатия (механический, пневматический или электрический привод).

 

Рис. 4. Измерение силы тока J и усилия сжатия P деталей по времени выполнения электроконтактной сварки.

 

После установки и сжатия (рис. 4.) деталей включается трансформатор, металл нагревается в зоне контакта до образования ядра из расплавленного металла, увеличивается нагрузка сжатия и выключается ток, кристаллизуется расплавленный металл и детали свариваются. Место контакта электрода с деталью нагревается меньше, т.к. тепло отводится через водоохлаждаемые медные электроды. Для сварки конкретных деталей могут использоваться схемы выполнения сварки отличающиеся от схемы, представленной на рис. 4.

Для сварки углеродистых и низколегированных  сталей применяются мягкие режимы (большое  время выдержки t = 0,2…3 с и небольшая плотность тока              J = 80…160А / мм2), а для сварки низкоуглеродистых и высоколегированных сталей, не склонных к закалке, – жесткие режимы (t = 0,001…0,1 с, J = 150…350 А / мм2).

Рис. 5. Шовная контактная сварка.

 

Шовная контактная сварка (рис. 5.) применяется для получения прочных и герметичных швов (тонкостенные сосуды, тонкостенные сварные трубы) Листы толщиной 0,3.. 3 мм собирают внахлестку, сжимают двумя медными роликами, пропускают через них электрический ток, ролики вращаются, листы или ролики перемещаются, происходит контактная сварка. Два способа шовной сварки: непрерывная и прерывистая. При непрерывной контактной сварке изделий из малоуглеродистой стали толщиной менее 1мм выполняется непрерывная подача электрического тока. Для более толстых изделий используется прерывистая сварка: ролики вращаются непрерывно, а ток подается периодическими импульсами; образуется ряд непрерывных точек, которые перекрывая друг друга в итоге образуют сплошной сварной шов.

 

 

 

 

 

 

 

19. Центробежное литьё. Схемы  машин для центробежного литья.  Назначение способа литья.

 

Центробежное  литье принадлежит к литейным процессам, основные операции которых  выполняются с использованием машин. В зависимости от назначения машины для центробежного литья разделяют на универсальные, предназначенные для изготовления отливок об-щего назначения, труболитейные, предназначенные для изготовления чугунных и стальных труб, в том числе труб большого диаметра, специального назначения, предназначенные для изготовления однотипных отливок в массовом производств (гильзы двигателей внутреннего сгорания, биметаллические отливки и т. д.), а также валков прокатных станов и бумагоделательных машин. К последнему типу можно отнести и многошпиндельные машины для изготовления мелких отливок из цветных сплавов.

В зависимости  от расположения в пространстве оси  вращения изложницы различают машины с горизонтальной, вертикальной и  наклонной осью вращения. В зависимости  от конструктивного исполнения различают  шпиндельные, роликовые машины и  центробежные столы.

Рис. 6. Шпиндельная машина для отливок общего назначения.  

1- желоб  
2- крышка 
3- защитный кожух 
4- форма 
5- система охлаждения 
6- шпиндель 
7- шкив 
8- станина  
9- бетонное основание 
10- электродвигатель 
11- клиноременная передача

 

При этом способе отливки получают свободной заливкой во вращающиеся  формы. Отливки формируются под  действием центробежных сил. Центробежные силы отбрасывают заливаемый металл к стенкам формы, где он затвердевает, образуя пустотелую отливку. Центробежным литьем в промышленности получают чугунные и стальные трубы, кольца и другие отливки типа тел вращения.

При этом способе литья исключается  применение стержней для образования  полостей в цилиндрических отливках. Отливки отличаются большой плотностью и высокими механическими свойствами. Центробежным литьем можно получать тонкостенные отливки из сплавов  с низкой жидкотекучестью.

Формы приводят во вращение специальными машинами, называемыми центробежными. В зависимости от расположения оси вращения формы в пространстве различают машины с горизонтальной и вертикальной осями вращения.

На рис. 7. изображены схемы машины с горизонтальной (а) и наклонной (б) осью вращения форм для изготовления труб.

На рис 7, а. металл из ковша 4 заливают в форму 2 через желоб 3. Попадая на внутреннюю стенку вращающейся формы 2, жидкий металл образует вокруг нее полую цилиндрическую отливку 5, которую после затвердевания извлекают из формы.

Центробежный  способ получения литых чугунных труб является самым распространенным. На рис. 7, б приведена схема центробежной машины. Металлическая форма 3 вращается электродвигателем 1 и охлаждается водой. Форма установлена на рельсовой тележке с уклоном 2...5⁰. Жидкий чугун из ковша 5 по неподвижному желобу 4 попадает в форму. Форма, помимо вращения, по мере заполнения металлом перемещается влево. В крайнем левом положении форма продолжает вращаться до полной кристаллизации металла. Затем форма возвращается в исходное положение вправо, а труба вместе со стержнем 2 (образующим раструб трубы) удаляется из формы клещами влево.

В труболитейных  цехах успешно эксплуатируют  линии центробежного литья чугунных труб диаметром 80...125, 100...150 и 200...300 мм с автоматическими установками для изготовления стержней раструба. Поверхность труб при этом получается отбеленной, и возникают значительные внутренние напряжения. Поэтому после удаления из формы трубы отжигают при температуре 850...920 °С.

 

 

 
Рис. 7. Центробежная машина с горизонтальной (а) и наклонной (б) осью вращения

 

В машинах с вертикальной осью вращения (рис. 8.) металл из ковша 1 заливают в форму 2, укрепленную на шпинделе 3, который вращается от электродвигателя. Металл центробежной силой прижимается к боковой цилиндрической стенке, образуя возле нее жидкий кольцевой слой 4. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего ее останавливают и извлекают отливку.

Машины с вертикальной осью вращения применяют если диаметр отливки больше, чем ее высота (колеса, шкивы, шестерни),  (рис. 8.). При вертикальной оси вращения формы отливки имеют параболическую внутреннюю поверхность. Толщина верхней части отливки меньше, чем нижней части, так как при вращении формы часть металла стекает вниз. В обоих случаях ось отливки совпадает с осью вращения формы и внутренняя полость получается без стержней, а толщина стенки отливки определяется количеством заливаемого металла. Этот способ используют при изготовлении отливок, имеющих форму тела вращения. При изготовлении мелких фасонных отливок ось вращения формы может не совпадать с осью отливки. В этом случае внутренние полости образуют с помощью стержней, а металл заливают в центральный общий литник, из которого по радиально расположенным питателям он попадает в полость формы. Такой способ называется центрифугированием. Использование высокопроизводительных центробежных установок, отсутствие стержней и работ, связанных с их производством, намного повышает производительность труда, а отсутствие литниковой системы и прибылей значительно экономит металл.

 

Рис. 8. Схема центробежных машин с вертикальной осью вращения

 

Преимущества  центробежного литья:

• Возможность улучшения заполняемости форм расплавом под действием давления, развиваемого центробежными силами; повышение плотности отливок вследствие уменьшения усадочных пор, раковин, газовых, шлаковых и неметаллических включений;
• уменьшение расхода металла и повышение выхода годного благодаря отсутствию литниковой системы при изготовлении отливок типа труб, колец, втулок или уменьшению массы литников при изготовлении фасонных отливок;
• исключение затрат на стержни при изготовлении отливок типа втулок и труб. Наряду с высокой производительностью и простотой процесса центробежный способ литья по сравнению с литьем в стационарные песчано-глинистые и металлические формы обеспечивает более высокое качество отливок, почти устраняет расход металла на прибыли и выпоры, увеличивает выход годного литья на 20...60 %.

Особенности формирования отливки обусловливают  и недостатки этого способа литья:

• высокая стоимость форм и оборудования и ограниченность номенклатуры отливок,
• трудности получения отливок из сплавов склонных к ликвации;
• загрязнение свободной поверхности отливок неметаллическими включениями и ликватами; - неточность размеров и необходимость повышенных припусков на обработку свободных по-верхностей отливок, вызванная скоплением неметаллических включений в материале отливки вблизи этой поверхности и отклонениями дозы расплава, заливаемого в форму.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25. Штамповка на горизонтально-ковочных  машинах (ГКМ). Схема ГКМ, принцип  действия и основные операции.

 

Горизонтально-ковочные машины широко применяются для горячей  объемной штамповки. Горизонтально-ковочная машина (ГКМ) (рис. 9) представляет собой механический пресс с горизонтальным направлением деформирующего усилия. В кинематической схеме ГКМ кроме основного кривошипно-шатунного механизма 1, 2, 3 имеется зажимной механизм 9, 10, 11. Последний обеспечивает зажим не деформируемой части заготовки, предотвращая тем самым ее выталкивание из штампа горизонтальным усилием ГКМ.

Штамп ГКМ  состоит из трех частей: блока пуансонов 4 и двух матриц - неподвижной б и подвижной 8. Блок пуансонов крепится в главном ползуне 3, неподвижная матрица 6- в станине, а подвижная матрица 8- в зажимном ползуне. Штамп имеет два разъема: один — между блоком пуансонов и матрицами, второй между матрицами. Причем плоскость разъема между матрицами может быть вертикальной и горизонтальной. Все дальнейшие сведения относятся к ГКМ с вертикальным разъемом матриц, как получившим наибольшее распространение.

Рис. 9. Схема штамповки на горизонтально-ковочной машине (вид сверху)

Взаимодействие  механизмов ГКМ и частей штампа в  процессе штамповки осуществляется по следующей схеме (рис. 9). Заготовку-пруток 7 закладывают в зажимную часть ручья неподвижной матрицы 6 и подают вперед до упора 5. Часть прутка длиной Lв, выходящая за пределы зажимной части ручья, называется высаживаемой частью заготовки. Такое расположение механизмов машины, частей штампа и заготовки предшествует включению машины на рабочий ход и обозначено на схеме, как Положение а. Включением машины на рабочий ход механизмы и части штампа приводятся последовательно в Положения б и в. В начальной стадии поворота коленчатого вала 1 кулачок 11 через ролик 10 приводит в движение механизм 9. Зажимной механизм перемещает матрицу 8 в рабочее положение и осуществляет плотный зажим заготовки о длине Lз. После этого упор 5 отходит, а пуансон 4 приходит в соприкосновение с торцом прутка 7 (Положение б). При дальнейшем движении пуансона деформируется высаживаемая часть прутка, заполняя полость ручья (положение в). При обратном ходе машины из полости ручья удаляется пуансон 4, затем отходит матрица 8, а упор 5 устанавливается в исходное положение. Как только начинается отход подвижной матрицы, штамповщик вынимает пруток с высаженным концом из ручья и перекладывает в следующий ручей. Цикл повторяется.