SU1756067A1

SU1756067A1 - Method of resistance spot welding

Info

Publication number: SU1756067A1
Application number: SU904862525A
Authority: SU
Inventors: Сергей Никифорович Козловский; Алексей Андреевич Чакалев; Анатолий Никитич Липин; Олег Георгиевич Юрин
Original assignee: Научно-производственное объединение прикладной механики; Красноярский институт космической техники
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1990-08-23
Publication date: 1992-08-23

Abstract

Использование: при контактной точечной сварке, преимущественно на машинах посто нного тока. Сущность изобретени : в качестве параметра, в зависимости от которого осуществл ют переход от сварочного давлени к ковочному, используют сопротивление деформации металла зоны сварки. Усиление сжати электродов увеличивают пропорционально увеличению этого сопротивлени . Сопротивление деформации металла определ ют путем измерени электрического сопротивлени участка электрод-электрод при сварке. Дл этого в момент окончани импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока . Усилие сжати электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивлени в контакте электрод-электрод. Ковочного значени усили достигают при заданной величине сопротивлени в этом контакте. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.Use: for resistance spot welding, mainly on direct current machines. Summary of the invention: as a parameter, depending on which the transition from welding pressure to forging pressure is made, the deformation resistance of the weld zone metal is used. The increase in electrode compression increases in proportion to the increase in this resistance. The deformation resistance of the metal is determined by measuring the electrical resistance of the electrode-electrode section during welding. For this, at the moment of the end of the welding current pulse, an additional current pulse is passed. The compression force of the electrodes begins to increase with decreasing resistance at the contact of the electrode-electrode. The forging value of the force is reached at a predetermined resistance value in this contact. 1 hp f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к технологии контактной точечной сварки, преимущественно на машинах посто нного тока, и может быть использовано в машиностроении.The invention relates to the technology of resistance spot welding, mainly on direct current machines, and can be used in mechanical engineering.

Известны способы контактной точечной сварки, при осуществлении которых детали сжимают между электродами сварочным усилием, пропускают импульс тока, а затем увеличивают усилие сжати электродов до ковочного значени .Methods are known for resistance spot welding, in which parts are pressed between the electrodes by a welding force, a current pulse is passed, and then the compression force of the electrodes is increased to a forging value.

Однако врем приложени ковочного усили и программа его нарастани в этих способах сварки опредеп етс обычно экспериментальным путем, ориентиру сь наHowever, the time of application of the forging force and the program for its growth in these welding methods are usually determined experimentally, focusing on

общие рекомендации. Поэтому выбранные параметры приложени ковочного усили не всегда совпадают с изменением параметров термодеформационных процессов, протекающих в зоне формировани соединени . Вследствие этого возможно образование пор. трещин или, если устранение вышеуказанных дефектов достигаетс увеличением ковочного усили , чрезмерно больших вм тин от электродов,general recommendations. Therefore, the selected parameters of the forging force do not always coincide with the change in the parameters of the thermal deformation processes occurring in the zone of the formation of the joint. As a consequence, the formation of pores is possible. cracks or, if the elimination of the above defects is achieved by increasing the forging force, excessively large gaps from the electrodes,

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ контактной сварочной сварки , при осуществлении которого через предварительно сжатые детали пропускаютClosest to the present invention is a method of resistance welding, in which, through the implementation of pre-compressed parts, pass

XIXi

сл о о о sl o about o

импульс тока с возрастающей амплитудой, после чего детали подвергают воздействию ковочного усили , причем сигнал на включение ковочного усили согласовывают с моментом отключени импульса тока, опре- деленным в зависимости от заданной величины теплового расширени свариваемого металла.a current pulse with an increasing amplitude, after which the parts are subjected to a forging force, and the signal for switching on the forging force is matched with the instant of disconnection of the current pulse determined depending on the set value of the thermal expansion of the metal being welded.

Однако в данном с.пособе сварки при определении момента начала и окончани увеличени усили сжати электродов от сварочной до ковочной его величины также не учитываютс термодеформационные процессы, протекающие в зоне сварки на стадии охлаждени . Вследствие этого возможно образование пор, трещин либо чрез- мерно больших вм тин от электродов.However, in this welding method, when determining the start and end of the increase in the compression force of the electrodes from welding to forging, its size also does not take into account the thermal deformation processes occurring in the welding zone at the cooling stage. As a result, the formation of pores, cracks or excessively large masses from the electrodes is possible.

Целью изобретени вл етс повышение качества сварных соединений.The aim of the invention is to improve the quality of welded joints.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе контактной точечной сварки, при котором детали сжимают между электрода- ми сварочным усилием, пропускают импульс сварочного тока, а затем прикладывают ковочное усилие, при этом момент перехода от сварочного к ковочному давлению определ ют в зависимости от па- раметров процесса сварки, в качестве параметра , в зависимости от которого осуществл ют переход от сварочного давлени к ковочному, используют сопротивление деформации металла зоны сварки и увеличивают усиление сжати электродов от сварочного до ковочного значений пропорционально увеличению этого сопротивлени , а сопротивление деформации металла зоны сварки определ ют путем из- мерени электрического сопротивлени участка электрод - электрод при сварке, дл чего в момент окончани импульса сварочного тока пропускают дополнительный импульс тока, величина которого составл ет 2-5% от сварочного, усилие сжати электродов начинают увеличивать при уменьшении сопротивлени в контакте электрод - электрод на 1-5% от величины сопротивлени в этом контакте в момент окончани импуль- са сварочного тока, а ковочного значени усили достигают при величине сопротивлени в контакте электрод - электрод, равном 30-40% От сопротивлени в этом контакте в момент окончани импульса сварочного то- ка.The goal is achieved by the method of resistance spot welding, in which parts compress a welding force between electrodes, pass a pulse of a welding current, and then apply a forging force, while the transition time from welding to forging pressure is determined of the welding process, as a parameter, depending on which the transition from welding pressure to forging pressure is carried out, the deformation resistance of the metal of the welding zone is used and the compression gain of the electrodes is increased welding to forging values is proportional to the increase in this resistance, and the deformation resistance of the weld zone metal is determined by measuring the electrical resistance of the electrode-electrode section during welding, for which an additional current pulse is passed at the time of the welding current pulse, the value of which is 2-5 % of welding, the compression force of the electrodes begins to increase with decreasing resistance in the contact electrode - electrode by 1-5% of the resistance in that contact at the time of the windows Ani pulse welding current, and forging force value reaches at the value of contact resistance in the electrode - electrode is equal to 30-40% of the resistance in the contact at the moment of completion of the welding current pulse.

На чертеже показано изменение параметров процесса при реализации способа сварки, где прин ты следующие обозначени : Ice - сварочный ток; 1Д - дополнитель- ный зондирующий импульс тока, Fee сварочное усилие сжати электродов во врем импульсе тока; F - ковочна величина усили сжати электродов на стадии проковки соединени ; РЭэ - изменение электри- ческого сопротивлени участка электрод-электрод в процессе сварки; Ras - величина Яээ в момент окончани импульса сварочного тока; R39 - величина ПЭэ, при которой усилие сжати электродов достигает ковочной величины; tee - длительность импульса сварочного тока; tK - врем начала увеличени усили сжати электродов от сварочной величины при приложении ковочного усили ; {к - врем задержки начала увеличени усили сжати электродов отно.- сительно окончани импульса тока; tic - врем увеличени усили сжати электродов от сварочной до ковочной величины.The drawing shows the change in the process parameters during the implementation of the welding method, where the following symbols are adopted: Ice is the welding current; 1D is an additional probe current pulse, Fee welding force to compress the electrodes during the current pulse; F is the forging value of the force of compression of the electrodes at the stage of forging a joint; RE is the change in the electrical resistance of the electrode-electrode section during the welding process; Ras is the value of Yaee at the moment of the end of the welding current pulse; R39 is the PEE value at which the compression force of the electrodes reaches forging value; tee is the pulse duration of the welding current; tK is the time to start increasing the compression force of the electrodes from the welding value when a forging force is applied; {k is the delay time of the beginning of the increase in the compression force of the electrodes relative to the end of the current pulse; tic is the time for increasing the compression force of the electrodes from welding to forging.

Способ сварки осуществл етс в следующей последовательности операций.The welding method is carried out in the following sequence of operations.

Свариваемые детали сжимают между электродами сварочной машины усилием FCB в течение времени т.сж до начала импульса сварочного тока 1Св, а затем пропускают импульс сварочного тока длительностью tee. При этом, до окончани импульса сварочного тока, усилие сжати электродов выдерживают неизменным или измен ют по заданной программе. После окончани импульса сварочного тока величину усили сжати электродов увеличивают от сварочной до ковочной FK величины пропорционально изменению сопротивлени деформации металла зоны сварки после окончани импульса сварочного тока.The welded parts compress between the electrodes of the welding machine with an FCB force for a period of time tszh before the start of the welding current pulse 1Cv, and then pass a welding current pulse of tee duration. At the same time, until the end of the welding current pulse, the compression force of the electrodes is maintained unchanged or changed according to a predetermined program. After the end of the welding current pulse, the magnitude of the compression force of the electrodes is increased from the welding value to the forging FK value in proportion to the change in the deformation resistance of the metal of the welding zone after the end of the welding current pulse.

Дл определени изменени сопротивлени деформации металла зоны сварки с момента окончани импульса сварочного тока пропускают дополнительный зондирующий импульс тока д силой, равной 2-5% от силы св, при неизменном усилии сжати электродов FCB. При этом измер ют электрическое сопротивление R3a участка сварочной цепи электрод - электрод. По кривой изменени Нээ определ ют врем т. начала увеличени усили сжати электродов, при котором уменьшение : не превышает 1- 5% от его значени R в момент окончани импульса сварочного тока, а также врем tit окончани увеличени усили сжати электродов до ковочной величины FK. при котором R93 уменьшаетс до величины R§3, равной 30-40% от R.To determine the change in the resistance to deformation of the metal of the weld zone, from the moment of the end of the welding current pulse, an additional probe current pulse is passed with a force equal to 2-5% of the coupling force, with a constant compression force of the FCB electrodes. Here, the electrical resistance R3a of the electrode-electrode welding circuit is measured. From the curve of Nee, the time of the beginning of the increase in the compression force of the electrodes is determined, at which the decrease: does not exceed 1-5% of its R value at the time of the end of the welding current pulse, and the time of the end of the increase in the compression force of the electrodes to the forging value FK. wherein R93 is reduced to Rg3 equal to 30-40% of R.

Основной причиной образовани в соединени х пор и трещин вл ютс раст гива- ющие напр жени , возникающие вследствие усадки металла зоны сварки при его кристаллизации и охлаждении. Дл устранени этих дефектов необходимо на стадии кристаллизации металла и его охлаждени в высокотемпературной обла- ти уменьшить раст гивающие напр жени , что и достигаетс увеличением усили сжати электродов до ковочного значени , В момент окончани импульса тока, как исходный момент процесса кристаллизации, объем металла находитс в объемносжатом состо нии, при котором между усилием сжати электродов и величиной пластического деформировани металла (площадью контактов) существует равновесное соотношение . Дл поддержани о бьем несжатого напр женного состо ни на стадии кристаллизации и охлаждени металла зоны сварки необходимо усилие сжати электродов увеличивать пропорционально увеличению его сопротивлени деформации. Если увеличение усили сжати электродов до ковочной величины будет чрезмерно быстрым , площади контактов увеличатс до равновесного состо ни раньше окончани кристаллизации и в дальнейшем усадка не будет компенсироватьс пластической деформацией , что приведет к образованию пор, трещин и чрезмерно большим вм тинам . Если же увеличение усили до ковочной величины будет происходить медленнее увеличени сопротивлени деформации металла зоны сварки, то оно будет недостаточным дл пластического его деформировани . В этом случае либо возникнут трещины или поры, либо при увеличении величины ковочного усили дл ИХ устранени будут чрезмерно большие вм тины .The main reason for the formation of pores and cracks in joints are tensile stresses due to the shrinkage of the weld zone during crystallization and cooling. To eliminate these defects, it is necessary at the crystallization stage of the metal and its cooling in the high temperature region to reduce tensile stresses, which is achieved by increasing the compressive strength of the electrodes to a forging value. At the time of the current pulse, as the initial moment of the crystallization process, the metal volume is a volume-compressed state in which an equilibrium relationship exists between the compressing force of the electrodes and the amount of plastic deformation of the metal (the contact area). In order to maintain the uncompressed stress state at the stage of solidification and cooling of the weld zone metal, it is necessary to increase the compressive force of the electrodes in proportion to the increase in its resistance to deformation. If the increase in the compression force of the electrodes to the forging value is excessively fast, the contact areas will increase to an equilibrium state before the end of crystallization and further shrinkage will not be compensated by plastic deformation, which will lead to the formation of pores, cracks and excessively large indents. If the increase in the force to the forging value will be slower than the increase in the deformation resistance of the metal of the weld zone, then it will not be sufficient to plasticize it. In this case, either cracks or pores will arise, or if the magnitude of the forging force is increased, there will be excessively large indentations for THEIR elimination.

Непосредственно измерить сопротивлени деформации металла зоны сварки на стадии ее охлаждени пока не представл етс возможным. Поэтому изменение его величины в данном способе определ етс по измеренному изменению электрического сопротивлени участка электрод - электрод при неизменном усилии сжати электродов. Последнее условие уменьшает вли ние на проводимость деталей изменени площадей контактов. Изменение электрического сопротивлени зоны сварки при этих услови х в основном определ етс изменением ее температуры. А так как у большинства сталей и сплавов сопротивление деформации измен етс пропорционально температуре, то оно измен етс и пропорционально электрическому сопротивлению участка электрод-электрод.It is not yet possible to directly measure the resistance to deformation of the metal of the welding zone at the stage of its cooling. Therefore, the change in its value in this method is determined by the measured change in the electrical resistance of the electrode-electrode section with a constant compressive force of the electrodes. The latter condition reduces the effect on the conductivity of parts of changes in contact areas. The change in the electrical resistance of the weld zone under these conditions is mainly determined by the change in its temperature. And since in most steels and alloys the resistance to deformation varies in proportion to temperature, it also changes in proportion to the electrical resistance of the electrode-electrode section.

После окончани импульса сварочного тока Ice некоторое врем tic величина Яээ остаетс неизменной или плавно уменьшаетс на 1-5%. Это обусловлено тем, что на- чало кристаллизации металла в дре задерживаетс относительно tee вследствие его перегрева. Затем в течение tic величина Яээ резко уменьшаетс (участок ab) до величины , равной 30-40% от Яээ в момент окончани импульса тока, после чего уменьшение Кэз замедл етс . Быстрое уменьшение Нээ на участке ab обусловлено кристаллиэа5 цией жидкого металла в дре и охлаждениемтвердогометаллав высокотемпературной области при температуре металла зоны сварки,большей 0,4- 0,5 температуры плавлени ТПл.After the end of the welding current impulse Ice for some time tic, the value of Rfr remains unchanged or gradually decreases by 1-5%. This is due to the fact that the onset of crystallization of the metal in the core is delayed relative to tee due to its overheating. Then, during tic, the value of Yaee decreases sharply (part ab) to a value equal to 30-40% of Yaee at the moment of the end of the current pulse, after which the decrease in Kez slows down. The rapid decrease in Nee in the ab region is due to the crystallization of the molten metal in the core and to the cooling of the hard metal in the high-temperature region at the temperature of the weld zone metal greater than 0.4-0.5 of the melting point Tpl.

0 Таким образом, в предлагаемом способе сварки увеличивать усилие сжати электродов при проковке начинают с момента начала, кристаллизации металла дра, а заканчивают при достижении температурой0 Thus, in the proposed welding method, to increase the compressing force of the electrodes during the forging, start from the moment of the onset, the crystallization of the core metal, and end when the temperature reaches

15 металла зоны сварки значени , равного 0,4- 0,5 Тпл, и определ ют эти моменты по изменению электрического сопротивлени участка электрод-электрШ. 15 of the metal of the welding zone, a value of 0.4-0.5 Tpl, and these moments are determined by the change in the electrical resistance of the electrode-electr section.

Производили сварку деталей из сплаваWelded parts made of alloy

0 АМгб толщиной 2 + 2 мм при следующих параметрах режима: Св 51 кА; tee 0,1 с: FCB 8,5 кН; 1Д 3 кА; tnp 0,16 с. При этом величину FK задавали равной 19,5 кН, При увеличении Рэ от FCB до FK в интервале вре5 мени tJ (крива 1) дефекты отсутствовали. При увеличении t больше значени , показанного кривой 2, по вились поры и трещины . Причем увеличение F до 21 и 24 кН расшир ет бездефектную зону на относи0 тельно небольшую величину. В то же врем глубина вм тин и раскрытие зазора увеличиваетс на 20-30%. Более раннее приложение ковочного усили (крива 3) в первую очередь приводит к выплескам, следствием0 AMgb 2 + 2 mm thick with the following parameters of the mode: Sv 51 kA; tee 0.1 s: FCB 8.5 kN; 1D 3 kA; tnp 0.16 s. In this case, the FK value was set equal to 19.5 kN. With an increase in Re from FCB to FK in the time interval tJ (curve 1), there were no defects. As t increases, more than the value shown by curve 2, pores and cracks appear. Moreover, an increase in F to 21 and 24 kN expands the defect-free zone by a relatively small amount. At the same time, the depth of the hole and opening of the gap is increased by 20-30%. An earlier application of forging force (curve 3) first of all leads to splashes, the consequence of

5 которых вл ютс большие вм тины от электродов, превышающие допускаемую величину в 1-2 раза.5 of which are large holes from the electrodes, exceeding the allowable value by 1-2 times.

Величина дополнительного зондирующего импульса 1Д, равна 2-5% от Св, прак40 тически не вли ет на тепловое состо ние зоны сварки и изменение Яээ. Поэтому величина 1Д и задана в этих пределах.The magnitude of the additional probe pulse 1D, equal to 2–5% of St, practically does not affect the thermal state of the welding zone and the change in TIR. Therefore, the value of 1D and is set within these limits.

Предлагаемый способ позвол ет повысить качество сварных соединений за счетThe proposed method allows to improve the quality of welded joints due to

Claims

5 eliminating pores, cracks and reducing gaps from the electrodes by optimizing the time for which a forging force is applied. The claims of the invention: 1. Method of resistance spot welding,

0 at which the parts compress between the electrodes by a welding force, pass a pulse of welding current, and then apply a forging force, while the transition from welding to forging pressure

5 is determined depending on the parameters of the welding process, characterized in that, in order to improve the quality of the joint, as a parameter, depending on which the transition from welding pressure to forging pressure is made, the deformation resistance of the weld zone metal is used and the compression force is increased electrodes from welding to forging values are proportional to the increase in this resistance.

2. Method pop, 1, characterized in that the deformation resistance of the metal of the weld zone is determined by changing the electrical resistance of the electrode-electrode section during welding, for which an additional current pulse is passed in the end of the welding current pulse, the value of which is 2-5% welding, the compression force of the electrodes begin to increase with decreasing resistance in the contact electrode-electrode on

1-5% of the resistance in this contact at the time of the end of the welding current pulse, and the forging value of the force is reached when the resistance in the contact electrode-electrode is 3040% of the resistance in this contact at the time of the end of the welding current pulse.

T

Vyples

V R.Lkn BbfLUt

-Ј-a- / aly norm

T

t

T

D c. Feggpov Pory Trgnep

OJ6 t with