7. Контактная сварка

7.1. Сущность и основные виды контактной сварки.

Контактной сваркой называется сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.

Количество тепла может быть определено по закону Джоуля-Ленца

Q=IRt,

где R - сопротивление участка цепи в месте контакта деталей.

Для быстрого нагрева свариваемых деталей применяют большие токи, достигающие десятков тысяч ампер. Наибольшее сопротивление на участке контакта изделий. Сопротивление самих деталей и сопротивление на границе детали и токоподвода значительно меньше. С повышением температуры сопротивление в зоне контакта деталей увеличивается. Таким образом, применение больших токов позволяет осуществить нагрев металла и выполнить сварку за доли секунды. Режим контактной сварки характеризуется совместным действием основных параметров: силы тока и времени его протекания; силы сжатия и времени ее применения.

По основным параметрам контактной сварки - тока и времени его действия - различают два режима процесса сварки: жесткий и мягкий. Жесткий режим - большие токи при малом времени процесса сварки. Такой процесс применяется для сталей, склонных к перегреву и к образованию закалочных структур, а также при сварке легкоплавких цветных металлов и их сплавов. Мягкий режим (большая продолжительность процесса и постепенный нагрев металла) применяют при сварке углеродистых сталей, которые менее чувствительны к тепловому воздействию.

Машины для контактной сварки состоят из двух основных частей - электрической и механической.

Электрическая часть состоит из понижающего трансформатора, регулятора тока (или переключателя ступеней), регулятора времени, прерывателя тока, токоподводящих проводов и шин. Трансформатор обычно однофазный, с секционированной первичной обмоткой, позволяющей с помощью переключателя изменять вторичное напряжение в диапазоне (1..20 В). Вторичный ток трансформатора достигает десятков тысяч Ампер. Вторичная обмотка трансформатора состоит из отдельных медных полос или пустотелых витков, охлаждаемых водой.

График изменения тока и усилия сжатия совмещенные во времени, называют циклограммой процесса сварки. Для управления работой машины применяют устройство, называемое регулятором цикла сварки. Регуляторы цикла (РЦС) собирают на разной элементной базе: на логических элементах либо с использованием программирумых управляющих микроконтроллеров. Первые имеют регулировочные ручки для настройки основных временных параметров: времени протекания тока, времени сжатия и т д. Вторые, реализующие микропроцессорное управление, позволяют более гибко управлять процессом, назначая определенные параметры методом программирования. Программирование выполняют на низком уровне в машинных кодах или на языке Ассемблера. Обычно серийно выпускаемые РЦС имеют в своем ПЗУ набор программ, необходимую из которых нужно только выбрать, использую встроенную мини-клавиатуру.

Включение и выключение тока производится со стороны первичной обмотки трансформатора. Обычно используют игнитронные или тиристорные прерыватели, так как механические не обеспечивают точное время пропускания тока и коммутируемую мощность.

Механическая часть состоит из станины, узлов, обеспечивающих фиксацию деталей и необходимое давление для сжатия.

Контактная сварка является высокопроизводительным процессом и легко поддается механизации и автоматизации. Весьма перспективно применение сварочных роботов для контактной сварки. В этом случае возможно создание безлюдных технологий для изготовления сложных конструкций.

Основными видами КС являются точечная, шовная, рельефная и стыковая.