Способ подготовки деталей из алюминиевых сплавов к контактной точечной и шовной сварке

 

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ К КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ СВАРКЕ, при котором свариваемые поверхности детали обезжиривают, травят, пассивируют, промывают, сушат и вылеживают , отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости электродов и повышения качества сварки за счет образования на поверхностях детали со стороны контакта электрод-деталь и контакта детальдеталь оксидных слоев, различных по свойствам и равномерности распределения, травление производят с образованием микрошеро.ховатости на поверхности детали со стороны контакта электрод-деталь, после вылеживания подвергают поверхность § детали со стороны электрод-деталь дополнительному травлению с пассивированием, /Л а затем осуш,ествляют дополнительное вылеживание детали.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1138277

4ШВ 23 К 1116 В 23 1110

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3489726/25-27 (22) 10.09.82 (46) 07.02.85. Бюл. № 5. (72) А. М. Бакин (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов (53) 621.791.763.1 (088.8) (56) . 1. Зайчик Л. В. и др. Контактная электросварка легких сплавов. М., Машгиз, 1963, с. 98.

2. Авторское свидетельство СССР № 688308, кл. В 23 К 11/16, 21.11.74.

3. Singh S., Klock Н. Noeu Erkenntnisse

beim Widerstandspunkschweisen чоп alum iniurn Karloserieblech — «Forschritt — Berichte VDI — Zeitschrift, 1978, К 12, № 31, с. 65 — 76 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

К КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ

СВАРКЕ, при котором свариваемые поверхности детали обезжиривают, травят, пасси вируют, промывают, сушат и вылеживают, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости электродов и повышения качества сварки за счет. образования на поверхностях детали со стороны контакта электрод-деталь и контакта детальдеталь оксидных слоев, различных по свойствам и равномерности распределения, травление производят с образованием микрошероховатости на поверхности детали со стороны контакта электрод-деталь, после вылеживания подвергают поверхность Я детали со стороны электрод-деталь дополнительному травлению с пассивированием, а затем осуществляют дополнительное вылеживание детали. С:

1138277

Изобретение относится к контактной сварке и может быть использовано, например, для точечной и шовной сварки раз,личных узлов автомобилей, изготавливаемых из алюминиевого проката.

Известен способ подготовки поверхности изделий из алюминиевых сплавов, при котором производят предварительное удаление загрязнений, окончательное обезжиривание, удаление окисной пленки, пассивирование, промывку и сушку (1).

Этот способ подготовки изделий из алюминиевых сплавов к сварке обеспечивает .получение матового оттенка поверхностей со стороны контакта деталь-деталь и электрод-деталь с одинаковым небольшим переходным сопротивлением, однако, при сварке изделий с такими поверхностями необходимо использовать сварочный ток сравнительно большой величины, что, в свою очередь, требует применения сварочных машин сравнительно высокой установленной мощности и является экономически невыгодным особенно в такой сфере крупносерийного производства, каким является автомобилестроение.

Известен также способ подготовки к контактной точечной сварке изделий из алюминия и его сплавов, при котором очищают свариваемые поверхности и наносят на них промежуточный слой из медноникелевого сплава (1).

Этот способ подготовки позволяет уменьшить величину сварочного тока, однако не решает другой проблемы — снижение интенсивности процессов, протекающих в контакте электрод-деталь, которые вызывают износ электродов при сварке. Кроме того, для осуществления этого способа необходимо выполнять дорогостоящую технологическую операцию нанесения промежуточного слоя из дефицитного медно-никелевого сплава, что снижает в целом рентабельность технологического процесса контактной точечной сварки.

Наиболее близким к изобретению является способ подготовки деталей из алюминиевых сплавов к контактной точечной и шовной сварке, при котором свариваемые поверхности детали обезжиривают, травят, пассивируют, промывают, сушат и вылеживают (3).

Этому способу подготовки присущ тот недостаток, что контактное сопротивление обеих сторон детали со стороны, обращенной при сварке к электродам и со стороны, образующей зону сварки (литое ядро) получается примерно одинаковым. Если время вылеживания достаточно велико, то за счет сравнительно высокого сопротивления в контакте деталь-деталь обеспечивается образование литого ядра при сравнительно небольших сварочных токах, но при этом тепловыделение в контакте электрод5

55 деталь становится сравнительно высоким„ что увеличивает износ-электродов. Если же время вылеживания мало, то наоборот износ электродов уменьшается, но для об: разования литого ядра требуется применение сравнительно больших сварочных токов. Кроме того, при сварке деталей, поверхность которых подготовлена таким способом, наблюдается значительный разброс размеров литой зоны с прилегающим к ней уплотняющим пояском и, соответственно, механических свойств сварных соединений, особенно в период приработки рабочих частей электродов.

Целью изобретения является увеличение стойкости электродов и повышение качества сварки за счет образования на поверхностях детали со стороны контакта электрод-деталь и контакта деталь-деталь оксидных слоев, различных по свойствам и равномерности распределения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подготовки деталей из алюминиевых сплавов к контактной точечной и шовной сварке, при котором свариваемые поверхности детали обезжиривают, травят, пассивируют, промывают, сушат и вылеживают, травление производят с образованием микрошероховатости на поверхности детали со стороны контакта электрод-деталь, после вылеживания подвергают поверхность детали со стороны электрод-деталь дополнительному травлению с пассивированием, а затем осуществляют дополнительное вылеживание детали.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят обезжиривание свариваемых деталей, затем травят их в растворе ортофосфорной кислоты, в качестве пассиватора вводят, например, технический натриевый хромпик. Обработку в этом растворе выполняют, погружая детали так, что поверхность, которая находится в процессе сварки в контакте с электродами, ориентируется вниз, при этом плоскость изделия или касательная к ее поверхности располагается под углом к поверхности раствора.

За счет этого выделяющиеся в процессе травления газовые пузырьки образуют дорожки, травление получается избирательным, причем не на всей нижней поверхности, а в зоне, ширина которой зависит от угла наклона изделия, температуры, состава и концентрации раствора, а также от времени нахождения изделия в растворе. Можно так подобрать указанные параметры, что ширина зоны избирательного травления будет перекрывать размеры нахлестки, оптимальной для данного сварного соединения. Это .избирательное травление создает такой микрорельеф, который по сравнению с микрорельефом, образующимся при обыч1138277 ном способе травления, является более благоприятным для формирования физиЧеского и электрического контакта электроддеталь в процессе сварки, что, в конечном итоге, повышает стойкость электродов, а также качество сварных соединений (умень.шается массоперенос электродного материала на поверхность деталей, снижается вероятность выплесков).

После. извлечения деталей из упомянутого выше раствора производят промывку, сушку и первое вылеживание изделий.

Время вылеживания зависит от химического состава алюминиевого сплава, температуры окружающей среды, влажности и химического состава этой среды; это время опре- .1 деляется экспериментально на основе анализа результатов сварки.

По окончании первого вылеживания производят вторичное травление с одновременным пассивированием в упомянутом растворе, причем в контакт с раствором приводят только ту поверхность изделия, которая при первичном травлении находилась снизу и которая подвергалась избирательному травлению. Для одностороннего, травления, например, многократно вводят поверхность изделия в соприкосновение с поверхностью раствора. Это позволяет растворить оксидную пленку, образовавшуюся после первого вылеживания лишь с той стороны изделия, которая в процессе сварки будет находиться в контакте с электродами, и при этом сохранять требуемую микрошероховатость поверхности.

После одностороннего травления с пассивированием изделие промывают, сушат, а затем поверхность, которая при сварке будет контактировать с электродами, протирают техническим спиртом, после чего производят второе вылеживание изделий.

Время второго вылеживания зависит от тех же факторов, что и время первого вылеживания, его подбирают также на основе 40 анал из а результ ато в сварки.

В целом описываемый способ подготовки изделий из алюминиевых сплавов к контактной точечной и шовной сварке позволяет сформировать на поверхности, которая при сварке контактирует с электродами, слой, свойства которого (микрогеометрия, контактное сопротивление, степень химической активности и др.) создают оптимальные условия развития физического и электрического контактов при сварке, а поверхность, которая при сварке контактирует со смежной поверхностью свариваемой детали отличается достаточно высоким переходным сопротивлением, что позволяет снизить разброс размеров уплотняющего . пояска и литого ядра сварных соединений, 55 а также уменьшить величину сварочного тока и установленную мощность сварочного оборудования.

На фиг. 1 схематично показано размещение изделия в ванне с раствором при первичном избирательном травлении; через обозначен угол между плоскостью изделия и поверхностью раствора; буквой.В обозначена зона, в которой за счет перемещения пузырьков газа (направление показано стрелкой) при травлении формируется определенный микрорельеф поверхностного слоя детали.

На фиг. 2 схематично показано положение детали при вторичном одностороннем травлении; через у обозначен угол между плоскостью изделия и поверхностью раствора после подъема; стрелкой показано направление перемещения струек раствора после подъема изделия.

Пример. Выполняют сравнительную сварку пластин из алюминиевого сплава

АМгЗМ толщиной 1,0+1,0 мм с подготовкой их поверхности по предлагаемому и известному способам.

Указанные пластины очищают от загрязнений, обезжиривают и затем погружают в ванну с водным раствором ортофосфорной кислоты и бихромата натрия так, что угол J„ (фиг. 1) составил 45 . В результате травления на нижней стороне пластин образуется зона В=28 мм, которая отличается от остальной поверхности повышенной микрош ерохов атостью.

После промывки и сушки пластины помещают в полиэтиленовый мешок для вылеживания, где они находятся 36 ч. Затем производят вторичное травление пластин лишь с одной стороны, которая находится в контакте с электродами при сварке: вводят в соприкосновение с водным раствором ортофосфорной кислоты и бихромата натрия поверхность пластины (фиг. 2), время контакта 10 с; после чего поднимают один край пластины так, что угол ф составляет 30, выдерживают в этом положении пластину 15 с и вновь вводят в контакт с раствором; эту операцию повторяют 50 раз.

После промывки и сушки пластины помещают в полиэтиленовый мешок для вторичного вылеживания. Через 20 ч производят сварку на машине типа МТК вЂ” 5001.

Используют прямые электроды из сплава

Мц5Б диаметром 20 мм, радиус сферы рабочих частей электродов 75 мм. Параметры режима сварки; сварочный ток (амплитудное значение) 20 кА, усилие сжатия электродов (сварочное) 260 даН, емкость батареи конденсаторов 52500 мкФ.

Качество сварки определяют, анализируя микрошлифы сварных соединений. На микрошлифах измеряют диаМетр и высоту литого ядра, ширину уплотняющего пояска, а также фиксируют наличие дефектов типа трещин, пор и выплески.

1138277Составитель Н. Тютченкова

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 10599/11 Тираж !086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

По сравнению с известным, использование предлагаемого способа подготовки изделий из алюминиевых сплавов к контактной точечной и шовной сварке выгодно отличается от указанного прототипа, так как

1 позволяет снизить величину сварочного тока в 1,35 раза, увеличить стойкость элек. тродов в 3 раза и повысить качество сварных соединений.

Ф

Ф