Соединение металла электрозаклепками

Электрозаклепочное соединение и способ его получения

Владельцы патента RU 2375161:

Изобретение может быть использовано при приварке тонких пластин к деталям, преимущественно состоящих из однородных металлов. Стержень электрозаклепки получен при заполнении присадочным металлом в расплавленном состоянии предварительно сформированного отверстия в одной из соединяемых деталей. Стержень имеет головку в виде наплыва присадочного металла, сплавленного с поверхностью металла над отверстием в детали, и донную часть, выпуклую в сторону детали без отверстия и образованную ее сплавлением с присадочным металлом. С поверхностью стенки отверстия стержень имеет боковой неразъемный контакт, полученный при взаимодействии расплава присадочного металла с твердой фазой металла детали. Соединение осуществляют в смеси защитных газов Ar и He в соотношении (мас.%) от 10:90 до 90:10. Температурный режим и скорость формирования стержня электрозаклепки устанавливают из условия получения расплава присадочной проволоки в объеме, обеспечивающем контакт жидкой фазы с твердой фазой стенок отверстия в течение времени, достаточного для образования неразъемного соединения. Изобретение позволяет в условиях массового производства при удовлетворительной прочности соединения расширить технологические возможности. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к технике сварки и может быть использовано при приварке тонких пластин к деталям преимущественно из однородных металлов.

В настоящее время в автомобилестроении все чаще находят применение узлы и детали из сплавов на основе алюминия, что обусловлено необходимостью уменьшения массы автомобиля для улучшения целого ряда его потребительских свойств, например, таких как экономичность, динамичность, экологичность. Для повышения динамичности особое значение имеет снижение вращающихся масс трансмиссии автомобиля, поскольку на преодоление их инерционности при разгоне тратится значительная часть мощности двигателя.

Одной из деталей трансмиссии, изготавливаемых из алюминиевых сплавов, является карданный вал. Применение же алюминиевых сплавов в конструкции карданного вала накладывает ряд ограничений на технологию его изготовления в условиях массового производства, например, при приварке балансировочных грузов к карданному валу из алюминиевого сплава. Традиционный способ приварки с помощью контактной сварки не подходит, так как при сжатии происходит деформация трубы. Сварка дуговыми способами также имеет ряд ограничений из-за необходимости осуществления сварки на весу, при этом не допускается «провисание» ванны, так как это вносит дополнительный дисбаланс. Следует учитывать и то, что для обеспечения жесткости и прочности карданного вала трубы изготавливают из сплавов алюминия повышенной прочности. Термические циклы нагрева-охлаждения при сварке таких сплавов вносят остаточные напряжения, снижающие допускаемые эксплуатационные нагрузки. Масса присадочного металла добавляется к массе балансировочного груза, и в расчете должны учитываться их общая масса и пространственное расположение. Таким образом, приварка балансировочных грузов к карданному валу из алюминиевого сплава должна обеспечивать минимальное давление дуги, минимальный нагрев вала, постоянство массы приваренного груза с учетом наплавленного металла и необходимую прочность соединения.

Известно соединение, полученное в результате электродуговой сварки, содержащее кольцеобразное тело, получаемое на границе контакта вставки, детали с отверстием и несущей части, при этом нижнюю часть получают в результате образования расплавленной массы на несущей части, вжимания в нее вставки, переливом массы на внешнюю кромку головки и выступ вставки, причем расплавленная масса непосредственно соединяет конструктивный элемент, несущую часть и тело [Заявка ФРГ №4125748, кл. В23К 9/20, 1993 г.].

Для получения такого соединения требуется специальная деталь (вставка) довольно сложной формы и оно применяется преимущественно в случаях, когда хвостовик этой детали, выступающий над соединением, используют в качестве элемента, на котором закрепляют другие детали.

Известно электрозаклепочное соединение, образуемое точечным проплавлением более тонкого из соединяемых материалов [Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кп.2. Под. ред. П.Н.Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. – С.13-14]. Этот вид соединения применяют при толщине одного из свариваемых материалов менее 6-8 мм взамен сварки прорезными швами, при этом эта операция является простой и производительной, но не дает высокого качества.

Известно электрозаклепочное соединение, взятое за прототип, образуемое заплавлением предварительно проделанных в одном из соединяемых листов круглых или продолговатых отверстий [Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.2. Под. ред. П.Н.Учаева. – М.: Машиностроение, 1988. – С.13-14]. Это разновидность нахлесточного соединения, так называемые прорезные (пробочные) швы.

Считается, что из-за высокой трудоемкости изготовления, низкой прочности и негерметичности шва это соединение является ненадежным и рекомендуется применять его только в крайних случаях.

Известен способ получения соединения, при котором в металлическом конструктивном элементе, прилегающем к несущей части, используемой в качестве одного из электродов, формируют отверстие, в которое вставляют болтообразную деталь в качестве другого электрода, после чего посредством электродуговой сварки получают жесткое соединение несущей части, конструктивного элемента с отверстием и болтообразной детали [Заявка ФРГ №4125748, кп. В23К 9/20, 1993 г.]. В результате приварки этой болтообразной детали ее можно использовать в качестве несущего элемента для других деталей.

Этот способ имеет ограниченное применение.

Известен способ дуговой сварки электрозаклепками, при котором свариваемые элементы сжимают за пределами формируемой электрозаклепки, возбуждают сварочную дугу, формируют электрозаклепку и отключают дугу по достижении напряжения на дуге, равного напряжению начала процесса сварки [Авторское свидетельство СССР №1440641, кл. В23К 9/16, 1988 г.]. Это повышает качество сварных соединений за счет стабилизации тепловложений.

Осуществление способа требует дополнительного поджатия свариваемых элементов за пределами формируемой электрозаклепки.

Известен способ получения электрозаклепочного соединения, предусматривающий проплавление дугой верхнего листа свариваемого изделия и приваривание его к нижнему листу, лежащему на подкладке [Сергеев Н.П. Справочник молодого электросварщика. – М.: Высш. школа, 1980. – С.122-124]. Этот способ предполагает сварку под флюсом.

Такой способ не всегда позволяет получать удовлетворительное качество соединения из-за невозможности обеспечения оптимальных условий сварки и осуществляется обычно при повышенном расходе энергии.

Известен способ получения электрозаклепочного соединения, взятый за прототип, предусматривающий неподвижное неразъемное соединение деталей путем заплавления наплавочным материалом предварительно проделанного в одной из соединяемых деталей круглого отверстия [Орлов П.И. Основы конструирования:

Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н.Усачева. – М.: Машиностроение, 1988. – С.13-14].

Этот способ имеет ограниченное применение из-за высокой трудоемкости получения соединения и низкой прочности шва.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке технических решений, которые в условиях массового производства позволили бы при удовлетворительной прочности электрозаклепочного соединения расширить технологические возможности его получения.

Эта задача решается тем, что в электрозаклепочном соединении деталей, содержащем стержень электрозаклепки, полученный при заполнении присадочным металлом в расплавленном состоянии предварительно сформированного отверстия в одной из соединяемых деталей, стержень электрозаклепки имеет головку в виде наплыва присадочного металла, сплавленного с поверхностью металла над отверстием в детали, и донную часть, выпуклую в сторону детали без отверстия и образованную ее сплавлением с присадочным металлом, при этом стержень электрозаклепки имеет боковой неразъемный контакт с поверхностью стенки отверстия, полученный при взаимодействии расплава присадочного металла с твердой фазой металла детали, а диаметр отверстия в детали равен (3-4) ее толщины, мм.

Выполнение стержня электрозаклепки с головкой в виде наплыва присадочного металла, сплавленного с поверхностью металла над отверстием в детали, уподобляет его замыкающей головке обычной заклепки, что увеличивает допустимые осевые нагрузки на электрозаклепку за счет обеспечения дополнительной поверхности контакта материала соединения с деталью.

Выполнение стержня электрозаклепки с донной частью, выпуклой в сторону детали без отверстия и образованной ее сплавлением с присадочным металлом, позволяет повысить прочность соединения.

Выполнение стержня электрозаклепки с боковым неразъемным контактом с поверхностью стенки отверстия, полученным при взаимодействии расплава присадочного металла с твердой фазой металла детали, позволяет увеличить допустимые радиальные нагрузки на электрозаклепку и исключить перемещение соединяемых деталей.

Выбор диаметра отверстия в детали равным (3-4) ее толщины, мм, обусловлен необходимостью соблюдения теплового баланса приварки детали с отверстием при обеспечении заданной скорости плавления металла присадки, причем при диаметре, меньшем 3 толщин, существует вероятность несплавления с деталью без отверстия, а при диаметре, большем 4 толщин, – вероятность незаполнения отверстия.

Следует отметить, что роль диаметра отверстия по его высоте имеет различный характер:

на уровне контакта поверхностей соединяемых деталей диаметр отверстия при заданной толщине должен быть не менее диаметра, обеспечивающего время горения дуги непосредственно на деталь без отверстия, достаточное для гарантированного сплавления с одной стороны и отсутствия прожога или провисания сварочной ванны с другой;

в самом отверстии его диаметр должен быть не более диаметра, обеспечивающего заполнение этого отверстия металлом присадки при заданной скорости плавления (заполнения);

на уровне внешней поверхности детали с отверстием диаметр отверстия должен быть не более диаметра закладочной головки для обеспечения сплавления металла головки с металлом пластины.

Таким образом, в принципе, диаметр отверстия мог бы по высоте детали быть разным. Но из соображений технологического характера это является нецелесообразным, поэтому диаметр отверстия представляет собой некую усредненную величину.

Эта задача решается также тем, что в способе получения электрозаклепочного соединения, включающем образование неразъемного соединения деталей путем заплавления металлом присадочной проволоки предварительно выполненного в одной из соединяемых деталей цилиндрического отверстия с образованием стержня электрозаклепки, соединение осуществляют в смеси защитных газов Ar и Не в соотношении (мас.%) от 10:90 до 90:10 со сплавлением металла присадочной проволоки с металлом детали в донной части соединения и с образованием головки электрозаклепки в виде наплыва металла присадочной проволоки над отверстием в детали, при этом температурный режим и скорость формирования стержня электрозаклепки устанавливают из условий получения расплава присадочной проволоки в объеме, обеспечивающем контакт жидкой фазы с твердой фазой стенок отверстия в течение времени, достаточного для образования неразъемного соединения, а в качестве присадочного металла выбирают металл, обладающий сродством к металлу соединяемых деталей.

Читайте также:  Дерево для сережек

Осуществление соединения в смеси защитных газов Ar и Не в соотношении (мас.%) от 10:90 до 90:10 со сплавлением металла присадочной проволоки с металлом детали в донной части соединения и с образованием головки электрозаклепки в виде наплыва металла присадочной проволоки над отверстием в детали позволяет изменять проплавляющую способность дуги за счет изменения теплофизических свойств смеси этих газов, получать прочное и качественное соединение с минимальным количеством пор без шлаковых включений или остатков флюса, что обеспечивает визуальный контроль качества соединения и позволяет отказаться от удаления коррозионноактивных остатков флюса с поверхности соединения.

Установление температурного режима и скорости формирования стержня из условия получения расплава присадочной проволоки в течение времени, достаточного для образования неразъемного соединения, обеспечивает осуществление такого цикла наплавки, при котором достигается прочное соединение деталей с боковым неразъемным контактом стержня электрозаклепки с поверхностью стенки отверстия.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 – подготовленные к сварке детали: деталь без отверстия – труба алюминиевого карданного вала и деталь, с отверстием – балансировочный груз, продольный разрез;

на фиг.2 – то же, поперечный разрез;

на фиг.3 – электрозаклепочное соединение, продольный разрез;

на фиг.4 – то же, поперечный разрез;

на фиг.5 – внешний вид образца электрозаклепочного соединения;

на фиг.6 – фотография макрошлифа электрозаклепочного соединения;

на фиг.7 – схема зажигания дуги,

на фиг.8 – схема формирования донной части стержня;

на фиг.9 – схема заполнения отверстия с обеспечением бокового неразъемного контакта с поверхностью стенки отверстия;

на фиг.10 – схема формирования головки электрозаклепки.

Электрозаклепочное соединение (фиг.1-4) служит для соединения детали 1 с отверстием 3 с деталью без отверстия 2 и представляет собой стержень 4, размещенный в предварительно сформированном отверстии 3. Сечение стержня 4 представляет собой сложную форму (фиг.5-6): сферическая донная часть является выпуклой в сторону детали-основы 2, центральная часть – цилиндрической с боковым неразъемным контактом с поверхностью стенки отверстия, а верхняя часть – выпуклой с наплывом металла за пределы отверстия.

Электрозаклепочное соединение работает следующим образом.

Стержень 4, соединяющий две детали 1 и 2 неразъемно между собой при любых условиях эксплуатации деталей выполняет функцию как обычной заклепки, имеющей стержень и замыкающую головку, так и сварного соединения, имеющего в отличие от обычной заклепки сплавление с обеими соединяемыми деталями.

Получают электрозаклепочное соединение следующим образом.

Накладывают деталь 1 с предварительно сформированным отверстием 3 на поверхность детали без отверстия 2. Располагают горелку для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов соосно с отверстием 3. Включают подачу защитного газа (смеси газов) 6 и присадочной проволоки 5 (плавящегося электрода). При касании проволокой 5 детали 2 возбуждается дуга 8 и начинается процесс плавления электрода с образованием сварочной ванны 9 (фиг.7). На первом этапе дуга горит непосредственно на деталь без отверстия (фиг.8), что обеспечивает сплавление основания стержня с ним с образованием сферической донной части, далее формируется тело самого стержня, заполняющее пространство отверстия и обеспечивающее боковой неразъемный контакт с поверхностью стенки отверстия (фиг.9), а в завершении – наплыв металла над отверстием в виде замыкающей головки заклепки (фиг.10).

Пример. Выполняли полуавтоматическую сварку плавящимся электродом в среде инертных газов. В качестве присадочной проволоки использовали сплав 5356, а в качестве защитного газа – смесь газов Ar и Не. Место сварки предварительно очистили для удаления окисной пленки металлической щеткой и обезжирили бензином Б-70.

Толщина привариваемой пластины 3 мм, а диаметр отверстия 9,5 мм.

Режим сварки точечный, ток сварки 150 А, время сварки 4 с.

Диаметр присадочной проволоки 1 мм, а скорость ее подачи 6,5 м/мин.

Экспериментально установлено, что для описанных условий оптимальным является соотношение Ar и He в количестве 50:50 мас.%.

Результаты металлографических исследований сварного соединения показали, что заклепка не имеет пор и усадочных рыхлот. Форма сплавления показана на фиг.6.

Для проверки работоспособности сварного соединения были проведены натурные испытания алюминиевых карданных валов с приваренными по предлагаемому способу балансировочными грузами на автомобилях.

Полученные результаты показали, что алюминиевый карданный вал с приваренными по предлагаемому способу грузами отработал установленный ресурс без замечаний, что практически подтвердило работоспособность описанного решения.

1. Электрозаклепочное соединение, содержащее стержень электрозаклепки, полученный при заполнении присадочным металлом в расплавленном состоянии предварительно сформированного отверстия в одной из соединяемых деталей, отличающееся тем, что стержень электрозаклепки имеет головку в виде наплыва присадочного металла, сплавленного с поверхностью металла над отверстием в детали, и донную часть, выпуклую в сторону детали без отверстия и образованную ее сплавлением с присадочным металлом, при этом стержень электрозаклепки имеет боковой неразъемный контакт с поверхностью стенки отверстия, полученный при взаимодействии расплава присадочного металла с твердой фазой металла детали, а диаметр отверстия в детали равен (3-4) ее толщины, мм.

2. Способ получения электрозаклепочного соединения, включающий образование неразъемного соединения деталей путем заплавления металлом присадочной проволоки предварительно выполненного в одной из соединяемых деталей цилиндрического отверстия с образованием стержня электрозаклепки, отличающийся тем, что соединение осуществляют в смеси защитных газов Аг и Не в соотношении (мас.%) от 10:90 до 90:10 со сплавлением металла присадочной проволоки с металлом детали в донной части соединения, и с образованием головки электрозаклепки в виде наплыва металла присадочной проволоки над отверстием в детали, при этом температурный режим и скорость формирования стержня электрозаклепки устанавливают из условия получения расплава присадочной проволоки в объеме, обеспечивающем контакт жидкой фазы с твердой фазой стенок отверстия в течение времени, достаточного для образования неразъемного соединения, а в качестве присадочного металла выбирают металл, обладающий сродством к металлу соединяемых деталей.

Сварка и применение электрозаклепок

Электрозаклепками называют точечные швы, которые выполняются сварочной дугой при помощи плавящегося или неплавящегося электрода. Сварка таким способом широко применяется в промышленности, она является высокопроизводительной и удобной в сборке конструкций больших габаритов, например, когда осуществляется обшивка пассажирских вагонов.

Сварка электрозаклепками

Применение

Сварка электрозаклепками используется для того, чтобы:

  1. соединить тонколистовую обшивку с рамами, которые выполнены из профильного проката. Так как из-за крупных габаритов конструкции невозможно применить контактный способ точечной сварки.
  2. образовалось соединение из пакета элементов.
  3. приварить шпильки.

Как осуществляется сварка?

Разработанная С.А. Егоровым, сварка электрозаклепками, как правило, организовывается с помощью плавящегося стального электрода под слоем флюса. Она выполняется двумя способами.

  1. В первом случае сварочной дугой проплавляется верхняя деталь. Применяется, когда металлический лист тонкий (меньше 2 мм).
  2. Второй метод основывается на предварительно подготовленном отверстии, выполненное сверлением или прокалыванием.

Экономичней оказался первый способ, когда сварка металла электрозаклепками происходит без отверстия в верхней детали.

Также сварка электрозаклепками может осуществляться с помощью стального электрода под флюсом без предварительного сверления отверстия в верхнем листе толщиной до 12 мм. Это становится возможным благодаря применению силы сварочного тока в 4590 — 5000 А и использованию электродной проволоки диаметром 14 — 16 мм.

Но все же сварка деталей, у которых толщина более 2 мм без подготовленного отверстия, как правило, нецелесообразна. Ведь тогда применяются большие сварочные токи и электроды больших диаметров, что заканчивается образованием очень большой головки электрозаклепки, тогда как диаметр ее стержня мал.

Если элементы толщиной больше 2 мм, то необходимость в сверлении или прокалывании отверстия приводит к ограничению области применения электрозаклепочных швов.

Использование неплавящегося электрода при сварке электрозаклепками позволяет создавать швы без усиления, при этом получается большая глубина проплавления металла, по сравнению с применением плавящегося электрода. Листы толщиной по 6 мм и более можно сваривать неплавящимся гра-фитированным электродом с помощью постоянного тока, который применяется в диапазоне от 400 — 700 А. Графитированная масса марки А, выпущенная Московским заводом электродов, применяется как электродный материал. Чтобы защитить шов при сварке можно использовать флюс или разнообразные защитные газы.

Техника и режимы сварки

Электрозаклепки ставятся с помощью подачи сварочной проволоки и без нее. В первом случае проволоку направляют в зону сварки, завершается процесс после того, как заданное количество проволоки расплавилось. Это происходит при помощи реле времени или механического прерывателя. Без проволоки осуществляется процесс так: в процессе горения дуги она не подается, так как закреплена в токоподводящем мундштуке. Дуга продолжает гореть до естественного обрыва, ведь ее длина и напряжение меняются.

Лунки выплавляются с помощью электрозаклепочника без флюса, когда величина тока составляет 1800 — 2000 А. Чтобы начать процесс нужно электрозаклепочник установить таким образом, чтобы сварочная проволока образовывала с вертикалью угол 15-20 градусов, а у сварочной проволоки торец соответствовал центру будущей точки. Результатом недолгого горения дуги станет выплескивание расплавленного металла ее дутьем на кромку лунки. Лишний металл удаляют с помощью зубила и молотка.

Инженер И.И. Каховский осуществил соединение электрозаклепками с ручной подачей проволоки. Чтобы проволока плавно опускалась по мере ее плавления, нужно ее направлять и одновременно быстро поворачивать в обе стороны, производя движения вокруг ее оси. Ее диаметр может быть прежним и не зависеть от диаметра отверстия в верхней детали.

Читайте также:  Пушистая елочка из бумаги

Чтобы выбрать режим и технику сварочных работ нужно учесть следующие моменты:

  • В зависимости от марки применяемого флюса находится его расход и глубина провара.
  • Электрозаклепки могут получиться разного размера, на это влияет скорость подачи проволоки.
  • Если слой флюса небольшой, то электрозаклепки вздуваются.
  • В электрозаклепках образуется пористость, причинами ее могут быть ржавчина, окалина или влажный флюс.

Шланговые полуавтоматы пригодятся для целесообразной работы, ведь тогда для проплавления верхнего слоя понадобится значительно меньшая величина сварочного тока. При их задействовании важнейшим параметром режима сварки становится время горения дуги, определяющее качество электрозаклепок. Поэтому электрическая схема полуавтомата должна базироваться на реле, чтобы дозировать время прохождения тока.

Если режим и технику сварочной работы не соблюдать, то это чревато дефектами в электрозаклепочных соединениях. Причинами их образования являются:

  1. При сварке без направления проволоки непроваренные кромки получаются, если диаметр отверстия больше диаметра проволоки на 1-3 мм.
  2. Если нижний элемент не проварен, то это возможно при малом токе, если диаметр проволоки мал, при недостаточном сжатии соединяемых элементов, ослаблении контактов цепи.
  3. Верхняя часть бывает прожженной в случае сильного сжатия сварочных элементов или когда повышена величина тока.
  4. Если плохо сжаты свариваемые поверхности, то возникают трещины в ядре электрозаклепки.
  5. На поверхности и в сечении электрозаклепки образуются поры от соединения элементов, которые не очищены от ржавчины, влаги, грязи, а также если применяется влажный или замусоренный флюс.
  6. Выплеск металла на поверхность или на края электрозаклепки происходит в том случае, если применяется засоренный шлаковой коркой флюс или когда зашлакован конец проволоки или токоподводящий мундштук.
  7. Если в зону сварки засыпано недостаточное количество флюса, тогда возникает вздутие головки электрозаклепки.
  8. Электрозаклепка, в которой образуется недостаточная высота головки, получается в результате зазора между соединяемыми поверхностями.
  9. Слишком большая высота электрозаклепки возникает, когда флюс содержит много мелких частиц, а также при недостаточной величине тока для конкретного диаметра проволоки.

Высокая работоспособность электрозаклепочных соединений наблюдается при ударной и знакопеременной нагрузках, по сравнению со сплошными швами. На металле малой толщины можно осуществить контроль качества по внешнему виду с обеих сторон.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Электрозаклепка

Сварка электрозаклепками обычно выполняется в соединениях внахлестку, втавр, а также угловых. Основной трудностью сварки подобных соединений является обеспечение плотного прилегания поверхностей свариваемых деталей. Для предупреждения вытекания расплавленного флюса и металла зазор не должен превышать 1 мм. Сварка может сопровождаться подачей электрода в процессе сварки или без его подачи до естественного обрыва дуги. В первом случае используют обычные полуавтоматы для сварки под флюсом, во втором – специальные элек-трозаклепочники. [46]

Сварка электрозаклепками происходит за счет сквозного про-плавления верхнего листа при небольшой его толщине и частичного проплавления ( на глубину 1 5 – 2 5 мм) нижнего листа или полки элемента каркаса. Для получения высокопрочного сварного соединения необходимо плотное прилегание поверхностей свариваемых элементов в местах постановки электрозаклепок. Кроме того, поверхность в месте сварки должна быть тщательно очищена от краски, ржавчины, влаги и грязи. Способом проплавления верхнего листа легко свариваются соединения, у которых верхний лист имеет толщину до 3 мм. У более толстых верхних листов предварительно делаются отверстия в месте постановки электрозаклепок. [48]

Сварку электрозаклепками под флюсом производят двумя способами: проплавлением верхней детали дугой ( для тонколистовых конструкций) и через отверстия, предварительно просверленные или пробитые в верхней детали. Здесь более приемлема сварка электрозаклепками плавящимся электродом в среде СОа, которая обеспечивает по сравнению со сваркой под флюсом большие глубины проплавления и устойчивость дуги, позволяет сваривать более толстый металл. [49]

Сварка электрозаклепками имеет ряд преимуществ. К ним относится прежде всего простота сварочного оборудования. Электрозаклепочники могут быть изготовлены силами заводов, применяющих сварку электрозаклепками. Повышение производительности при сварке электрозаклепками может быть достигнуто за счет применения многоэлектродных установок. При сварке электрозаклепками резко снижается величина деформаций свариваемых элементов. Это в большинстве случаев исключает последующую трудоемкую операцию – правку после сварки. Электрозаклепки более пластичны, чем сварные точки, выполненные контактной сваркой. [50]

Сварка электрозаклепками дает возможность соединять элементы значительной толщины, не требуя для этого мощных и дорогих сварочных машин. Благодаря достаточно высокой прочности и пластичности электрозаклепочные соединения могут успешно конкурировать с клепаными соединениями во многих ответственных конструкциях. [51]

Соединения электрозаклепками , выполненные тонкой проволокой, достаточно прочны. Например, разрушающая нагрузка на срез соединения деталей толщиной 1 5 мм составляет 300 – 350 кг. [52]

Соединения электрозаклепками рациональны при толщине верхнего листа не более 5 мм. [53]

Сварка электрозаклепками заключается в том, что сварочная дуга горит под слоем флюса между неподвижным электродом и изделием, проплавляет верхний лист и сваривает его с нижним. Дуга горит до естестзенного обрыва. По этому методу можно приварить листы толщиной до 8 мм, а при большей толщине сварку выполняют через отверстие в верхнем листе. Диаметр отверстия должен превышать диаметр электрода не менее чем на 2 – 6 мм. [54]

Сварку электрозаклепками и точками применяют для выполнения нахл есточных тавровых, угловых и стыковых соединений на металле толщиной более 0 5 мм со швами, расположенными во всех пространственных положениях. В отдельных случаях при сварке металла большой толщины в нижнем положении используют проволоку до 0 4 мм. [55]

Соединения электрозаклепками ( рис. 38, к) применяют в нахлесточных и тавровых соединениях. При помощи электрозаклепок получают прочные, но не плотные соединения. При толщине верхнего листа до 6 мм его можно предварительно не просверливать, а проплавлять дугой, горящей под флюсом или в защитном газе, при этом можно применять и неплавящиеся электроды. [57]

Сварка электрозаклепками применяется для соединения тонколистовой обшивки с рамами из профильного проката, где из-за крупных размеров конструкции затруднено применение контактной точечной сварки; для образования соединений из пакета элементов; для приварки шпилек. [59]

Сварка электрозаклепками неплавящимся электродом позволяет получать швы без усиления и с большей глубиной проплавления металла, чем сварка плавящимся электродом. [60]

Способ соединения изделий электрозаклепками Советский патент 1946 года по МПК B23K9/18 B23K9/67

Описание патента на изобретение SU66350A1

Сущестзуюашй способ соединения изделий электрозаклепками заключается в том, что в верхнем листе сверлится и раззенковьнзается отверстие необходимого диаметра, после чего оно заваривается дуговой сваркой.

Этот способ требует квалифицироваиного труда сварщиков, дает качество соединения из-за невозможности получитв хороший 7ровар и малопроизводителеп.

Предлагаемый способ сседипенпя изделий электрозаклепками под слое:, флюса состоит в том, что электрод встав;(яи;т (фиг. 1) в отверстие всохио: 🙂 листа, соедпиенпого naKopoTico с иижпим листом, засыпл; т сЬлюсом и вк.лючают ток.

Между лисголг п электродом возHiiKacT :ольт011а дуга, которая горит до тех пор, пока электрод не оплавится до велич1П ы, при которой дуга автоматически обрв1вается (фиг. 2). Величина оилавления зависит от диаметра электрода и силы тока. Расилавлеинь;й металл заполняет отверсти.е и образует электрозаклепку с глубокил5 проваром.

Как показали опыты, np:i которых и р и nci, элсктроды д;: а метр ом

от 4 до 10 мм, сварка электрозаклеиочных соединепий листового материала толщиной в 3, 6 и 8 мм дает соедил1е П я с прочностью, колеблюще11ся от 40 до 50 кг;мм при углеродисто стали (ГЛЗ–1040) и малоуглеродистом электроде (ГЛЗ–1010), т. е. прочиость заклепок не ниже прочности основного aтepиaлa.

Процесс сварки в зависимости от толщ.ииы материала длится от 2 до 20 сек.

При использовании предлагаемого способа необходимость в автоматических усгройствах для иодачи электродной проволоки, как это илгеет место ир; автоматической дуговой сварке.

Способ этот поззол яет производ1-тть элсктрозакл, при no.ioni;i как стаг..к., так и переносных ручпв1х аппаратов, что особенио иепно нри сварке тяжелых ко; струкций.

Предлагаемый способ может быть использован для сварки электрозаклепками листового матер; ала без отверстий в верхнем листе п для заварки отверсти; в металлических листах, а также для 11Справле П Я

брака литья.« поковвк заваркой раковин.

Сварка злектрозаклепками листового материала без отверстий в верхнем листе происходит за счет применения больших сил тока (5000 а>, при которых проплавления достигает 20 лиг, что поз-., воляет сваривать внахлестку листы без отверстий в верхнем листе nppj его толщине до 12 мм. Прочность одного электрозакленочного соединения достигает нри этом среднем 21 г.

Заварка отверстий ироизводится на флюсовой или медной нодкладке. Контакт между и.эделием и электродом для зажигания дуги создается нутем введения в отверстие 1х3ска электродной проволоки, иосле чего прсцесс ведется в норядке, онлсанном выше.

Заварка чугунного литья должна производиться групноеым электродом с нодогревом изделия до температуры 400-500°. Заварка литьь и поковок из цветных металлов возможна нри нрименеиии специальных флюсов.

Следует отметить, что сварка этим способом может производиться при иримепеНИи сварочных аппаратов с дросселем к без дросселя.

, П р е д м е т из о б. р е т; е н и я

1. Способ соединения изделий электрозакленками под слоем флюса без применения аг.томат1 ческой сваpo4Hoii г(;ловки, о т л н ч а ю ш и йс я тем, что в отверстие одного из изделий вставляют электрод, засьь пают флюсом и «ключают ток с тем, чтобы после расплавлешя на определенной длине металла электрода дуга е15томатически об;)ывалась и распла1 лепиый металл обра30J5ruT электрозакленку.

Читайте также:  О пользе чая из липы

2. 11рил еиеиие способа но н. 1 для сварки эле)трозаклепками .н;стового материала без отверстий в верхнем листе и для заварки отверстий в металлических лнста.х, а так. же дефект(;в в отливках и поко.пкпх.

Сварка и применение электрозаклепок

Электрозаклепками называют точечные швы, которые выполняются сварочной дугой при помощи плавящегося или неплавящегося электрода. Сварка таким способом широко применяется в промышленности, она является высокопроизводительной и удобной в сборке конструкций больших габаритов, например, когда осуществляется обшивка пассажирских вагонов.

Сварка электрозаклепками

Применение

Сварка электрозаклепками используется для того, чтобы:

  • соединить тонколистовую обшивку с рамами, которые выполнены из профильного проката. Так как из-за крупных габаритов конструкции невозможно применить контактный способ точечной сварки.
  • образовалось соединение из пакета элементов.
  • приварить шпильки.

    Как осуществляется сварка?

    Разработанная С.А. Егоровым, сварка электрозаклепками, как правило, организовывается с помощью плавящегося стального электрода под слоем флюса. Она выполняется двумя способами.

  • В первом случае сварочной дугой проплавляется верхняя деталь. Применяется, когда металлический лист тонкий (меньше 2 мм).
  • Второй метод основывается на предварительно подготовленном отверстии, выполненное сверлением или прокалыванием.

    Экономичней оказался первый способ, когда сварка металла электрозаклепками происходит без отверстия в верхней детали.

    Также сварка электрозаклепками может осуществляться с помощью стального электрода под флюсом без предварительного сверления отверстия в верхнем листе толщиной до 12 мм. Это становится возможным благодаря применению силы сварочного тока в 4590 — 5000 А и использованию электродной проволоки диаметром 14 — 16 мм.

    Но все же сварка деталей, у которых толщина более 2 мм без подготовленного отверстия, как правило, нецелесообразна. Ведь тогда применяются большие сварочные токи и электроды больших диаметров, что заканчивается образованием очень большой головки электрозаклепки, тогда как диаметр ее стержня мал.

    Если элементы толщиной больше 2 мм, то необходимость в сверлении или прокалывании отверстия приводит к ограничению области применения электрозаклепочных швов.

    Использование неплавящегося электрода при сварке электрозаклепками позволяет создавать швы без усиления, при этом получается большая глубина проплавления металла, по сравнению с применением плавящегося электрода. Листы толщиной по 6 мм и более можно сваривать неплавящимся гра-фитированным электродом с помощью постоянного тока, который применяется в диапазоне от 400 — 700 А. Графитированная масса марки А, выпущенная Московским заводом электродов, применяется как электродный материал. Чтобы защитить шов при сварке можно использовать флюс или разнообразные защитные газы.

    Техника и режимы сварки

    Электрозаклепки ставятся с помощью подачи сварочной проволоки и без нее. В первом случае проволоку направляют в зону сварки, завершается процесс после того, как заданное количество проволоки расплавилось. Это происходит при помощи реле времени или механического прерывателя. Без проволоки осуществляется процесс так: в процессе горения дуги она не подается, так как закреплена в токоподводящем мундштуке. Дуга продолжает гореть до естественного обрыва, ведь ее длина и напряжение меняются.

    Лунки выплавляются с помощью электрозаклепочника без флюса, когда величина тока составляет 1800 — 2000 А. Чтобы начать процесс нужно электрозаклепочник установить таким образом, чтобы сварочная проволока образовывала с вертикалью угол 15-20 градусов, а у сварочной проволоки торец соответствовал центру будущей точки. Результатом недолгого горения дуги станет выплескивание расплавленного металла ее дутьем на кромку лунки. Лишний металл удаляют с помощью зубила и молотка.

    Инженер И.И. Каховский осуществил соединение электрозаклепками с ручной подачей проволоки. Чтобы проволока плавно опускалась по мере ее плавления, нужно ее направлять и одновременно быстро поворачивать в обе стороны, производя движения вокруг ее оси. Ее диаметр может быть прежним и не зависеть от диаметра отверстия в верхней детали.

    Чтобы выбрать режим и технику сварочных работ нужно учесть следующие моменты:

    • В зависимости от марки применяемого флюса находится его расход и глубина провара.
    • Электрозаклепки могут получиться разного размера, на это влияет скорость подачи проволоки.
    • Если слой флюса небольшой, то электрозаклепки вздуваются.
    • В электрозаклепках образуется пористость, причинами ее могут быть ржавчина, окалина или влажный флюс.

    Шланговые полуавтоматы пригодятся для целесообразной работы, ведь тогда для проплавления верхнего слоя понадобится значительно меньшая величина сварочного тока. При их задействовании важнейшим параметром режима сварки становится время горения дуги, определяющее качество электрозаклепок. Поэтому электрическая схема полуавтомата должна базироваться на реле, чтобы дозировать время прохождения тока.

    Если режим и технику сварочной работы не соблюдать, то это чревато дефектами в электрозаклепочных соединениях. Причинами их образования являются:

  • При сварке без направления проволоки непроваренные кромки получаются, если диаметр отверстия больше диаметра проволоки на 1-3 мм.
  • Если нижний элемент не проварен, то это возможно при малом токе, если диаметр проволоки мал, при недостаточном сжатии соединяемых элементов, ослаблении контактов цепи.
  • Верхняя часть бывает прожженной в случае сильного сжатия сварочных элементов или когда повышена величина тока.
  • Если плохо сжаты свариваемые поверхности, то возникают трещины в ядре электрозаклепки.
  • На поверхности и в сечении электрозаклепки образуются поры от соединения элементов, которые не очищены от ржавчины, влаги, грязи, а также если применяется влажный или замусоренный флюс.
  • Выплеск металла на поверхность или на края электрозаклепки происходит в том случае, если применяется засоренный шлаковой коркой флюс или когда зашлакован конец проволоки или токоподводящий мундштук.
  • Если в зону сварки засыпано недостаточное количество флюса, тогда возникает вздутие головки электрозаклепки.
  • Электрозаклепка, в которой образуется недостаточная высота головки, получается в результате зазора между соединяемыми поверхностями.
  • Слишком большая высота электрозаклепки возникает, когда флюс содержит много мелких частиц, а также при недостаточной величине тока для конкретного диаметра проволоки.

    Высокая работоспособность электрозаклепочных соединений наблюдается при ударной и знакопеременной нагрузках, по сравнению со сплошными швами. На металле малой толщины можно осуществить контроль качества по внешнему виду с обеих сторон.

    Заклепки для металла: виды, конструкция, техника монтажа

    При креплении листового металла используются самые разные приспособления, начиная от болтов с гайками и заканчивая современными разъемными клипсами. Но раньше всего для решения таких задач начали использовать заклепки – и сегодня они все еще используются.

    Естественно, современная заклепка отличается от своей предшественницы довольно сильно. Именно поэтому стоит разобраться, какие заклепки применяются при производстве металлоконструкций, и как такие соединения монтируются.

    Принцип крепления металла заклепками

    Если совсем просто, то заклепкам – это металлический стержень, который вставляется в отверстия в соединяемых деталях и после деформации фиксирует их, удерживая вместе:

    • Как правило, при производстве заклепку снабжают выступом – шляпкой или бортиком. Благодаря этому экономится время на монтаж, поскольку с одной стороны фиксация уже обеспечивается.
    • Диаметр стержня заклепки обычно равен или чуть меньше диаметра отверстия, в который она устанавливается. В первом случае мы обеспечиваем минимальную подвижность деталей в месте крепления, во втором – уменьшаем временные затраты на установку заклепки в гнездо.
    • Саму заклепку делают из достаточно мягкого материала. Благодаря этому она деформируется при относительно небольшом усилии, что облегчает монтаж соединения с использованием ручного инструмента.

    Важно! Из этого правила есть исключения. Так, заклепки, которые монтируются при нагреве, могут быть изготовлены из материалов с высокой плотностью, например, из стали. Также стальные элементы могут входить в конструкцию сложных заклепок – например, вытяжных.

    • Обязательное условие для монтажа заклепки – деформация ее тела (стержня или гильзы). За счет этой деформации формируется второй выступ (бортик), который прижимается к скрепляемой поверхности и обеспечивает фиксацию деталей.

    По схожему принципу работают все заклепочные соединения. Но при этом и в конструкции, и в схеме работы разных заклепок есть отличия.

    Разновидности заклепок

    Классические («под молоток»)

    Стандартные заклепки сегодня используются достаточно редко. Их обычно применяют либо при кустарном изготовлении конструкций, либо при соединении высоконагруженных элементов. Во втором случае используются стальные заклепки, которые расклепываются при нагреве.

    Конструкция таких изделий очень проста:

    • Заклепка представляет собой полнотелый металлический стержень, с одной стороны у которого находится полусферическая шляпка-грибок.
    • При монтаже стержень вставляется в отверстие с таким расчетом, чтобы шляпка плотно прилегала к соединяемым деталям с одной стороны.
    • Второй конец стержня расклепывается (с нагревом или без него). По возможности расклепывание должно быть равномерным, поскольку так обеспечивается отсутствие бокового смещения и максимальная надежность фиксации.

    При монтаже таких заклепок могут использоваться и другие приспособления и технологии, но общий алгоритм остается неизменным.

    Пустотелые и полупостотелые

    Наряду с цельными заклепками используются разновидности с внутренними полостями. Чаще всего их применяют при монтаже неметаллических изделий (соединение ткани, кожи, полимеров), но иногда такие заклепки задействуют и при работе с тонколистовыми металлическими заготовками.

    Основное отличие конструкции таких заклепок – наличие полости:

    • У полопустотелых заклепок полость находится на конце, предназначенном для расклёпывания. При механическом воздействии края гильзы раскрываются, формируя широкий бортик – при этом усилие, необходимое для расклёпывания, будет меньше, чем при использовании стержневой заклепки.
    • Пустотелые заклепки (пистоны) представляют собой тонкостенные трубки со сквозным отверстием в центре. Вместо шляпок они обычно оснащаются широкими горловинами – ровными, скруглёнными или потайными. При расклепывании деталь деформируется так же, как и полупустотелая заклепка, но центральное отверстие при этом сохраняется.

  • Ссылка на основную публикацию