6.5.1. Сущность контактной сварки

Электрическая контактная сварка является термомеханическим процессом. Зона соединения металла нагревается теплотой, выделяе­мой при прохождении тока через свариваемые детали. Соединение де­талей в зоне нагретых участков обеспечивается благодаря их сжатии (рис. 6.3)

Рис. 6.3. Принципиальная схема электрической контактной сварки:

1 - свариваемая деталь; 2 - токоподводы; 3 - сварочный трансфокатор; 4 - пере­ключатель ступеней; 5 - контактор

Количество тепла, выделяемого электрическим током, опреде­ляется по закону Джоуля – Ленца

Q=J²Rt

где Q - количество тепла;

J - сила сварочного тока;

R - электрическое сопротивление;

t - время пропускания тока.

Параметры режима сварки: сварочный ток большой силы (10000-100000 А), который регулируется путем переключения ступеней пер­вичной обмотки трансформатора (при этом напряжение на вторичной обмотке изменяется в пределах 3 - 12 В); давление (регулируется редуктором или длиной сжатой пружины в пределах 3-5 кг/мм, т.е. 30-50 МПа); время выдержки (регулируется реле времени или вручную в диапазоне 0,1-3 с). Для точечной сварки дополнительным парамет­ром является продолжительность паузы выполнения отдельных точек (1 - 5 с).

6.5.2. Контактная стыковая сварка

По технологическим признакам различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением, которая в свою очередь подразделяется на сварку непрерывным и прерывистым оплавлением.

При стыковой сварке оплавлением детали, находящиеся под электрическим напряжением (рис.6,4), медленно сближают. В одной или нескольких точках возникают точечные контакты, и по замкнутому контуру протекает электрический ток. В местах точечных контактов выделяется большое количество тепла, и между торцами деталей образуется перемычка" жидкого металла, при этом температура в отдельных точках стыка Т_к превышает температуру плавления металла. Объемы жидкого металла перегреваются, из них бурно выделяются растворенные в металле газы, сам металл частично переходит в парообразное состояние. Под действием магнитного поля это приводит к интенсивному выбрызгиванию жидкого металла с загрязнениями из стыка деталей.

При сварке сопротивлением вначале приводят в соприкосновение торцы свариваемых деталей с приложением небольшого давления и после этого включает электрический ток. Давление в процессе нагрева остается без изменения, но к концу нагрева возрастает для создания необходимой пластической деформации и сварки. Достигаемая широкая зона нагрева позволяет вести сварку при сравнительно низком давлении.

Последовательность процесса контактной сварки сопротивлением графически представлена на рис.6.5,б.

Электрическая контактная стыковая сварка сопротивлением применяется для деталей из низкоуглеродистых сталей и цветных спла­вов при площади сечения до 500 мм².

Для деталей из высокопрочных сталей и при площади сечения более 500 мм² для всех металлов рекомендуется электрическая кон­тактная сварка оплавлением.

Прочность соединения деталей зависит от ряда факторов: плот­ности тока, удельного давления сжатия, продолжительно ти протека­ния тока через детали, величины вылета детали из зажимных уст­ройств и качества подготовки свариваемых поверхностей.

Плотность тока рекомендуется:

для низкоуглеродистых сталей 20 - 60 А/мм²;

для углеродистых и легированных сталей 30 - 75 А/мм²,

для цветных сплавов 10-30 А/мм²

Удельное давление рекомендуется: для низкоуглеродистых сталей 5-20 кН/см²; для углеродистых и. легированных сталей при сварке оплавлением 5-15 кН/см²; для цветных сплавов 1,0 - 1,5 кН/см.

Величину вылета детали принимают: для стали L_в = (0.7-1.0)d, мм;

для цветных сплавов L_в = (1,5-2,0)d, мм.