На основании ГОСТа 15878-79 «Контактная сварка. Соединения сварные» разрабатываются технологические карты на изготовление элементов и конструкций с помощью контактной сварки методом расплавления металла. Регламент не рассматривает другие виды контактных соединений (без расплава материалов).
В первом случае неразъемные соединения создают за счет металлургического процесса (плавления) металлов. Этот процесс обеспечивают путем передачи через электроды высокого давления (с частичным смятием металла) и кратковременного электрического тока (разряда) в точках контакта.
Во втором случая жидкая фаза металла отсутствует (холодная сварка, сварка трением, взрывом, ультразвуковая и другие, основанные на механическом давлении). На них созданы технические условия и отдельные стандарты.
Требования рассматриваемого стандарта распространяются на сварку следующих металлов:
- сталей (углеродистых, низколегированных и высоколегированных);
- железоникелевых и никелевых сплавов;
- сплавов на основе титана;
- алюминия;
- магния;
- меди.
Возможно производство сварки не только двух деталей, но и трех, изготовленных из различных материалов. Регламент допускает проплавление средних элементов. Однако технологические карты на процесс должны просчитывать конструктивные элементы для каждой пары объединяемых деталей раздельно.
Виды сварки, устанавливаемые ГОСТ 15878-79
Контактная сварка по способам создания неразъемных соединений в указанном стандарте разделяется на такие виды:
- Точечную.
- Рельефную.
- Шовную.
Принципиально первый способ подразумевает создание сварного соединения в точке, на которую воздействует торец стержневого электрода. Он передает сдавливающее усилие и электрический заряд. Диаметр литого ядра в точке напрямую зависит от рабочего диаметра стержня. При этом в процессе могут участвовать одновременно несколько электродов для создания множества отдельных точек (например: изготовление арматурных сеток).
Основное отличие рельефной контактной сварки от предыдущей заключается в том, что размер литого ядра зависит от параметров выступов (рельефов) на свариваемых деталях. Рельефы создают в процессе заготовительных операций.
Наличие дополнительной технологической операции сужает область применения такого способа сварки.
По своей форме (вид сверху) рельефы могут быть:
- круглыми;
- удлиненными;
- кольцевыми.
При этом стандарт оговаривает, что при обоих способах сварки точки могут быть расположены:
- в виде цепочки (однорядный и многорядный вариант). При этом осевые линии точек совпадают и (или) идут параллельно друг другу;
- в шахматном порядке (многорядный вариант). Когда осевые линии точек в плане имеют сдвиг относительно друг друга на определенный шаг.
В шовной сварке цепочка из отдельных точек, перекрывающих друг друга, создается не отдельными стержнями, а вращающимися дисками. Механизм протекания процесса аналогичен описанному выше, однако, непрерывный шов позволяет повысить прочностные характеристики и герметичность шва.
Эти важные преимущества используют при изготовлении конструкций, к которым предъявляют повышенные требования. Стандарт относит их к категории А. Например: сосуды под давлением, пролеты мостов, арматура для ответственных железобетонных конструкций.
К категории Б отнесены остальные группы сварных соединений.
Принятие решения об отнесении соединения к каждой из групп происходит на стадии проектирования. При этом также учитывают степень технологичности процесса.
Термины, которыми оперирует ГОСТ
ГОСТ 15878-79 регламентирует следующие конструктивные элементы контактной сварки:
- толщину свариваемых деталей (от 0,3 до 6,0 мм). Возможно производство работ на деталях разной толщины. В этом случае расчеты производят на деталь с меньшей толщиной. При двукратном превышении одной толщины над другой все параметры увеличивают в 1,2 — 1,3 раза. Этот показатель, наряду с видом сплавляемых металлов и физико-механическим требованиями к изготавливаемым конструкциям задает все остальные параметры технологического процесса. В ГОСТе они представлены в виде таблиц;
- расчетные: диаметр точки плавления и ширины шва (не менее 1,5 — 16 мм). В пределах этих размеров произойдет застывание расплава и создание монолитного соединения;
- общую длину литого, перекрытого и неперекрытого участка шва. Это характеристика шовной сварки (при рассмотрении ее продольного сечения). Для обеспечения герметичности шва величина перекрытой зоны должна быть не менее 25% общей длины литого участка. В случае создания шва для металлов толщиной менее 0,3 мм размер перекрытия может быть уменьшен (без потери герметичности);
- величину (глубину) проплавления (от 20 до 95% толщины деталей в зависимости от их материала);
- расстояния между точками при разных схемах их расположения. Между центрами в одном ряду от 7 до 65 мм. Между рядами от 8,5 до 78 мм;
- количество рядов точек.
Нахлестка
Помимо вышеназванных, ГОСТ 15878-79 формирует требования к следующим важным конструктивным элементам соединений:
- величине нахлестки свариваемых листов;
- расстоянию от края нахлестки до оси шва или центра точек.
В соответствии с ГОСТ Р ИСО 17659-2009 термин «нахлестка» подразумевает параллельное наложение соединяемых деталей с перекрытием друг друга на расчетную величину. При этом по ГОСТу 15878-79 детали могут быть:
- плоскими;
- с отгибом под прямым углом;
- отогнутые под некоторым радиусом.
В первом и втором случаях величина нахлестки в поперечном сечении определяется одинаково. При наличии радиуса в отгибе нахлесточный размер уменьшается на его значение.
При разработке технологических карт сварочного процесса параметры таких соединений в каждом конкретном случае рассчитывают с учетом:
- количества рядов точек и их взаимного расположения в этих рядах;
- способа сварки;
- размера литого ядра;
- толщины и химического состава деталей;
- требований к прочностным характеристикам изготавливаемых конструкций.
