4 Правила по технике безопасности и пожарной безопасности:

4.1 Не включать машину без разрешения преподавателя;

4.2 Не прикасаться к токоведущим частям оборудования;

4.3 Не выполнять иных действий, не предусмотренных данной лабораторной работой.

5 Основные теоретические положения:

Контактная стыковая сварка – высокопроизводительный способ соединения, выполняется, как правило, автоматически, не требует сварочных материалов. Этот способ контактной сварки позволяет соединять практически все известные металлы и сплавы, и обеспечивает высокие качество соединения и стабильность. Перечисленные свойства делают этот вид сварки перспективным для создания современных ответственных конструкций из новых материалов. Развитие стыковой сварки идет пo пути расширения области применения зa счет увеличения номенклатуры и площади свариваемых сечений.

При сварке сопротивлением детали зажимаются в губках, вводятся в соприкосновение под усилием и после этого включается сварочный ток. Металл в месте сварки прогревается до пластического состояния. В конце нагрева иногда повышается усилие осадки.

Этот способ применяют для сварки небольших сечений (до 300 мм²). Режимы сварки сопротивлением определяются установочной длиной, длительностью нагрева tс, усилием сжатия Р_с и плотностью тока.

При сварке на токах высокой плотности стальных деталей (250-700 А/мм²) и медных (1000-3500 А/мм²) нагрев стыка идёт очень быстро и в месте стыка металл расплавляется, а при осадке выдавливается. На этих режимах сваривают проволоку небольших диаметров. При сварке на токах умеренной плотности (25-100 А/мм²) стыковое соединение имеет более широкую зону нагрева и его очертания становятся более плавными.

При всех разновидностях стыковой сварки сопротивлением снижается припуск на сварку и количество грата, отсутствует новообразование. Основной недостаток стыковой сварим сопротивлением - окисление торцов во время нагрева. При сварке небольших сечений быстрый нагрев и хорошие условия удаления оксидов из стыка обеспечивают хорошее качество сварки. При сварке больших сечений для предупреждения окисления место нагрева защищают газовой (нейтральной) средой и сваривают в вакууме.

Параметры режима сварки сопротивлением: ток сварки I_св, продолжительность нагрева t_св, усилие сжатия F_cв, усилие осадки Fос установочная длина I₁, I₂. Параметры режима I_св и F_св иногда выражают через плотность тока и давление. Установочная длина определяется устойчивостью деталей при осадке и для крупных деталей равна диаметру. Для повышения производительности минимальный сварочный ток Iо увеличивают, принимая I_с = (1,5-2) Iо, а для сталей Iс = (3-4) Iо. Величина I_с зависит от механических свойств свариваемого металла. Выбранный I_с определяем длительность сварки t_c и скорость деформации.

Режимы сварки определяются опытным путём, и сводятся в таблице в зависимости от материала.

Таблица 1.1

Режимы сварки сопротивлением

Материалы	Отношение I к диаметру	Отношение Iо к диаметру	Давление при на- греве, Рс, МПа
Сталь СтЗ	0,6 – 0,8	170	5 – 10
Сталь 1Х1Н9Т	0,5 – 0,8	700	5 – 10
Медь Ml	1,25 – 2,5	900

На принципиальную возможность применения стыковой сварки влияeт длина деталей.

Минимальная длина должна обеспечить зажатие деталей в электродных губках машины, оптимальную установочную длину l_эг (cм. риc. 1 на странице Стыковая сварка сопротивлением) и иметь припуск, связанный c укорочением деталей, осадкой или же оплавлением и осадкой. Максимальная длина деталей для выполнения сварки не ограничена.

Часть длины деталей, необходимую для зажатия в электродных губках машины l_эг, можно определить посредством предназначенной для сварки машины или оценить по выражению

l_эг = kd, (1)

где d - диаметр прутка или трубы; k = 3.. .4 при сварке прутков 2.. .2,5 при сварке труб диаметром 20 .. .57 мм и 1.. . 1,5 при сварке труб диаметром 200 .. .300 мм. При сварке полос или листов можно принять

l_эг =10 S (2)

где: S - толщина полосы или листа, мм.

В отношении форм и размеров поперечных сечений, как было сказано ранее, стыковая сварка допускает их большое разнообразие.

В процессе осадки детали должны в равной степени пластически деформироваться для более полного удаления оксидов из стыка. Протекание равновеликой деформации при осадке нарушается в случае сварки деталей с разным и формами и размерам и поперечных сечений (рис. 1, а). Пластическая деформация массивных деталей затрудняется их меньшим нагревом и увеличенным поперечным сечением. Поэтому торец массивной детали необходимо обработать на длине 1₀ по размерам другой свариваемой детали (рис. 1, б). Допускается сваривать детали, если их различие в диаметрах не превышает 15%, а по толщине - 10%.

При сварке деталей с другими формами и размерами поперечных сечений выравнивать последние нужно с учетом рекомендаций рис. 1, б, принимая значения lo с приближением к указанным.

Подготовка торцовой поверхности детали во многом зависит от разновидности стыковой сварки.

Стыковой сваркой оплавлением сваривают детaли после механической резки ножницами, пилами, токарными и строгальными станками, а такжe после плазменной и другoй термической резки с очисткой мeста реза от грата.

Более тщательная подготовка торцовых поверхностей требуется при сварке сопротивлением (рис . 2).

Рис. 1. Формы нерациональной (a) и рациональной (б) подготoвки торцов деталей к стыковой сварке: d и s - диаметр прутка и толщина стенки трубы; Δcв - суммарное упрочнение деталей при сварке за счет осадки или оплавления и осадки.

Рис. 2. Формы нерациональной (a, б) и рациональной (в - e ) поверхностей торцов деталей для стыковой сварки сопротивлением : T - изотермы температурного поля, °C.

Стыковой сваркой сопротивлением соединяют проволоку и прутки из углеродистых сталей всех марок диаметром до 20 мм , из высоколегированных сталей диаметром до 6. . .8 мм, из цветных металлов (алюминия, меди, латуни и т . д.) диаметром до 10.. . 12 мм, а также трубы из низкоуглеродистых и низколегированных сталей (котельных) диаметром до 32 х 5,5 мм.

При плоской форме торцов контакт между ними при сжатии образуется, как правило, не по всей поверхности, а в отдельной зоне из-за неточной обработки (см. рис . 2, а) или перекоса осей деталей после их установки и осевого сжатия в электродных губках (см. рис . 2, б).

Это вызывает несимметричное относительно осей деталей выделение теплоты, неравномерный нагрев по сечению и неодинаковый нагрев по длине торцов.

Выравнивание температурного поля по сечению и длине торцов выполняется в процессе теплопроводности, полнота протекания которого зависит от теплопроводности материала, величины поперечного сечения деталей и времени нагрева до начала осадки.

С учетом указанных факторов плоскую поверхность торцов следует использовать при сварке прутков диаметром до 10 мм. При большем диаметре обработку надо проводить на конус или сферу (см. риc. 2, в - д).

В деталях из высоколегированных сталей, имеющих пониженную теплопроводность, обработку торцов на конус нужно выполнять, начиная c диаметра 6 мм и более.

Более сложен процесс сварки труб. Стенки трубы перед осадкой необходимо равномерно нагреть по периметру торцов и их длине. Это достигается обработкой торца трубы на конус (см. риc . 2, е).

Таким образом, рациональная форма (см . рис . 1) и подготовка поверхности торцов (см. рис . 2) создают условия для одинакового нагрева свариваемых деталей, что обеспечивает их одинаковую деформационную способность при осадке.

Таблица 1.2

Значения измерительных и расчетных величин опыта

Низкоуглеродистая сталь

Характер режима	Толщина металла, мм	Длина детали, мм	Сварочный ток, кА	Усилие сжатия, МПа	Длительность импульса, с	Результат опыта
Нормальный
Уменьшение одного параметра
Увеличение одного параметра

6. Контрольные вопросы:

1. Объясните, в чем сущность стыковой сварки сопротивлением?

2. Объясните, в чем сущность стыковой сварки оплавлением?

3. Какими параметрами определяется стыковая сварка?

4.Какова зависимость параметров режима сварки от свариваемого материала?

5. Как влияют размеры детали на параметры режима сварки?

7. Список литературы:

1 Гуляев А. И. Технология и оборудование контактной сварки VI.: Машиностроение, 1985; г. -256 с.

Лабораторная работа № 5

ТЕМА: Изучение конструкции точечной машины МТ – 604 , выбор ее параметров и снятие характеристик

1 Цели работы:

1.1 Изучить конструкцию точечной машины;

1.2 Выбрать параметры для сварки и снять характеристики точечной машины;

1.3 Пробудить чувства ответственности;

1.4 Развивать интерес к самостоятельной деятельности на занятии.

Время выполнения работы: 2 часа.

2 Дидактическое и методическое обеспечение:

2.1 Методические указания по выполнению работы;

2.2 Паспорт точечной машины МТ – 604;

2.3 Плакат – «Устройство точечной машины»;

2.4 Оборудование - точечная машина МТ – 604;

2.5 Справочная литература.

3 Последовательность выполнения работы:

3.1 Изучить конструкцию точечной машины, используя основные теоретические положения данной работы;

3.2 Выбрать параметры для сварки деталей;

3.3 Снять характеристику точечной машины;

3.4 Ответить на контрольные вопросы;

3.5 Составить отчет.

4 Правила по технике безопасности и пожарной безопасности:

4.1 Не включать машину без разрешения преподавателя;

4.2 Не прикасаться к токоведущим частям оборудования;

4.3 Не выполнять иных действий, не предусмотренных данной лабораторной работой.

5 Основные теоретические положения:

Машина точечной сварки (рисунок 1) имеет корпус 1, внутри которою или рядом расположен сварочный трансформатор 2. Колодки мифичного витка 14 соединены с консолями 7 и 10, электрододержателями 8 и электродами 9 гибким 3, 12 и жесткими 4, 11, 13 шинами. Один из электродов (как правило, верхний) перемещается имеете с ползуном 15 механизмом сжатия 16 и сжимает детали. Для разгрузки и повышения жесткости нижней консоли служит кронштейн 5, который может перемещаться вверх и вниз домкратом.

Опыты холостого хода и короткого замыкания характеризуют работу силового трансформатора в предельных режимах нагрузки: при отсутствии нагрузки (I₂= 0) и при номинальном токе вторичной обмотки (_I2=I_2n).

Для испытания трансформатора служит опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.

При опыте холостого хода трансформатора его вторичная обмотка разомкнута, и тока в этой обмотке нет (I₂=0).

Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника электрической энергии переменного тока, то в этой обмотке будет протекать ток холостого хода I₀, который представляет собой малую величину по сравнению с номинальным током трансформатора. В трансформаторах больших мощностей ток холостого хода может достигать значений порядка 5— 10% номинального тока. В трансформаторах малых мощностей этот ток достигает значения 25—30% номинального тока. Ток холостого хода I₀ создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Для возбуждения магнитного потока трансформатор потребляет реактивную мощность из сети. Что же касается активной мощности, потребляемой трансформатором при холостом ходе, то она расходуется на покрытие потерь мощности в магнитопроводе, обусловленных гистерезисом и вихревыми токами.

Так как реактивная мощность при холостом ходе трансформатора значительно больше активной мощности, то коэффициент мощности cos φ его весьма мал и обычно равен 0,2-0,3.

По данным опыта холостого хода трансформатора определяется сила тока холостого хода I₀, потери в стали сердечника Р_ст и коэффициент трансформации К.

Силу тока холостого хода I₀ измеряет амперметр, включенный в цепь первичной обмотки трансформатора.

При испытании трехфазного трансформатора определяется фазный ток холостого хода.

О потерях в стали сердечника P_ст судят по показаниям ваттметра, включенного в цепь первичной обмотки трансформатора.

При коротком замыкании вторичной обмотки сопротивление трансформатора очень мало и ток короткого замыкания во много раз больше номинального. Такой большой ток вызывает сильный нагрев обмоток трансформатора и приводит к выходу его из строя. Поэтому трансформаторы снабжаются защитой, отключающей его при коротких замыканиях.

Рисунок 1 – Машина точечной сварки МТ – 604

Рисунок 2 – Схема опыта короткого замыкания