50. Контактная сварка, способы и оборудование
Контактная сварка — процесс образования неразъёмного сварного соединения путём нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.
Контактная сварка очень широко распространена в промышленном производстве, что обусловлено следующими ее преимуществами:
- высокой производительностью, определяемой возможностью вести процесс с потреблением большой электрической мощности;
- широкой возможностью автоматизации сборочно-сварочных работ, позволяющей сравнительно просто встраивать машины контактной сварки (или сварочную часть машины) в поточные сборочно-сварочные линии;
- высоким и стабильным качеством сварки, практически не зависящим от квалификации сварщика;
- отсутствием потребности в специальных технологических материалах (присадочная проволока, флюсы, газы и т.п.);
- относительно высокой культурой производства и благоприятными условиями труда.
Контактная точечная сварка
|
Рисунок 2 - Схема контактной точечной сварки |
Свариваемые детали (рис.2) накладываются друг на друга и зажимаются между металлическими электродами, к которым от трансформатора подводится сварочный ток. Нагрев металла происходит при замыкании сварочной цепи. Наибольшее количество теплоты выделяется на участке наибольшего сопротивления, т.е. в зоне соединения свариваемых деталей. Именно здесь металл расплавляется. После выключения тока и осадки из образовавшейся жидкой металлической ванны кристаллизуется сварная точка.
Размеры и структура точки, определяющие прочность соединения, зависят от формы и размеров контактной поверхности электродов, силы сварочного тока, времени его протекания через свариваемые детали, усилия сжатия и состояния поверхностей заготовки.
Нагрев при точечной сварке осуществляется импульсами переменного тока промышленной частоты 50 Гц (реже – повышенной частоты 1000 Гц), а также импульсами постоянного или униполярного тока.
По способу подвода тока к свариваемым деталям различают двустороннюю и одностороннюю сварку. По количеству сварных точек за цикл сварки различают одноточечную, двухточечную и многоточечную контактную сварку.
Контактная шовная сварка
Применяют три способа шовной сварки: непрерывную, прерывистую с непрерывным вращением роликов, шаговую с периодическим вращением роликов. Непрерывная шовная сварка выполняется сплошным швом при постоянном давлении роликов на свариваемые поверхности и при постоянно протекающем сварочном токе в течение всего процесса сварки. При этом способе большое значение имеют тщательная зачистка свариваемых поверхностей, равнотолщинность соединяемых листов и однородность состава металла. Прерывистая сварка с непрерывным вращением роликов также выполняется при постоянном давлении роликов, но в этом случае сварочная цепь периодически замыкается и размыкается. Шов формируется в виде перекрывающих друг друга сварных точек и отличается более высоким качеством.
В тех случаях, когда невозможно подвести ролики к свариваемому изделию с двух сторон, применяют одностороннюю шовную сварку (рис.4). Шовно-стыковая сварка – разновидность шовной сварки, применяется для соединения труб с продольным сварным швом.
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Контактная рельефная сварка
При рельефной сварке (рис.6) на поверхности одной из свариваемых деталей предварительно формируют выступ (рельеф) круглой, продолговатой, кольцевой или иной формы, который ограничивает начальную площадь контакта деталей, в результате чего при сварке в этой зоне повышаются плотность тока и скорость тепловыделения. При нагреве рельеф постепенно деформируется; на определенной стадии формируется ядро (точка), как при обычной точечной сварке. Часто на поверхности детали выполняют несколько рельефов.
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Контактная стыковая сварка
При стыковой сварке (рис.8) зажатые электродами с усилием Fсжсвариваемые детали соединяются по всей поверхности их контакта при осадке усилием Fсв после местного нагрева соединяемых концов. УсилиеFсж обычно значительно превышает Fсв. После сварки в месте стыка образуется грат (рис.9), который удаляется механическим путем. По степени нагрева торцов деталей различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением (непрерывным и прерывистым).
Сварка сопротивлением требует высокой точности обработки и плотности прилегания свариваемых поверхностей. Недостатки подгонки (перекос, зазор) приводят к неравномерному прогреву деталей, образованию оксидов и тем самым – снижению качества сварного соединения. Допустимые отклонения размеров стыкуемых поверхностей круглых сечений – не более 2%, прямоугольных – не более 1,5%. Свариваемые торцы деталей подвергают тщательной механической или химической очистке. Сварка непрерывным оплавлением выполняется в следующей последовательности. Детали, закрепленные в зажимах машины, плавным перемещением подвижного зажима приводят в соприкосновение при включенном сварочном токе. При этом происходит оплавление свариваемых торцов деталей. Затем производится осадка деталей на установленную величину, после чего ток выключается. Способ применяется для соединения тонкостенных труб, листов, рельсов и др. Допускается сварка разнородных металлов. Достоинством способа сварки с непрерывным оплавлением является высокая производительность; недостатком – значительные потери металла на угар и разбрызгивание. Сварка прерывистым оплавлением производится чередованием плотного и неплотного контакта свариваемых поверхностей при включенном сварочном токе. Небольшие возвратно-поступательные движения подвижного зажима периодически замыкают сварочную цепь в месте контакта деталей до тех пор, пока торцы их не нагреются до температуры 800…900°С. Затем производится оплавление и осадка. Методом прерывистого оплавления свариваются низкоуглеродистые стали в тех случаях, когда мощность машины недостаточна для производства сварки с непрерывным оплавлением. Этот способ также связан с дополнительным расходом металла, поэтому иногда подогрев осуществляется методом сопротивления (включается ток при замкнутой сварочной цепи), а затем разводятся детали и переходят к оплавлению и осадке. Сварка оплавлением допускает менее тщательную обработку свариваемых торцов, чем при сварке сопротивлением, так как часть металла из зоны сварки оплавляется. Детали под сварку могут нарезаться пресс-ножницами и даже кислородной резкой (с последующей очисткой от окалины и шлака). Допускаются большие отклонения размеров сечений торцов стыкуемых деталей (круглых – до 15%; прямоугольных – до 12%). Оригинальный способ стыковой сварки был предложен советским изобретателем Александром Михайловичем Игнатьевым (1879 - 1936). При нормальном способе стыковой контактной сварки электрический ток и давление осадки направлены нормально к поверхности стыка. При сварке по способу А.М. Игнатьева давление также прилагается нормально к поверхности стыка, но электрический ток пропускается параллельно поверхности стыка (рис.10) |
|
||||
|
|
|
