5.4 Способ нагрева заготовки при стыковой сварке

При стыковой контактной сварке детали нагреваются теплотой, которая выделяется сварочным током на контактном сопротивлении R_дд (сопротивление, возникающее в местах контакта свариваемых деталей) и на собственном сопротивлении деталей R_д (рисунок 5). Контактное сопротивление R_эд между электродами и свариваемыми деталями относительно мало и практически не влияет на нагрев зоны сварки.

Рисунок 6 - Схема расположения сопротивлений при контактной сварки

Общее количество теплоты, выделяемое на участке между электродами, определяется по закону Ленца-Джоуля:

(5.1)

где – сварочный ток, который складывается из сварочного тока I_св, разогревающего стык свариваемых деталей и тока шунтирования I_ш, разогревающего весь контур звена (рисунок 6).

Рисунок 6 - Распределения тока по звену

(5.2)

R – электрическое сопротивление, которое складывается из сопротивления, возникающее в местах контакта свариваемых деталей R_дд, сопротивления деталей R_д и сопротивления между электродами и свариваемыми деталями R_эд (рисунок 6).

(5.3)

Т – время протекания сварочного тока.

При увеличении времени протекания сварочного тока температура нагрева заготовки постоянно растет, растет при этом и температурное сопротивление R_темп, а контактное сопротивление R_дд изменяется параболически (рисунок 7).

Рисунок – 7 График зависимости температуры от времени нагрева заготовки

1 - основной нагрев, 2 – дополнительный нагрев

Таким образом, протекающий по звену ток, благодаря сопротивлениям, возникающим в звене, разогревает свариваемые стыки звена до температуры необходимой для сварки.

6 Выбор сварочных материалов

Таблица – 6 Химический состав

Химический cостав.	Со.%	Ni.%	Be.%	Cu.%
	0,8-1,3	0,8-1,3	0.4-0,7	Медь плюс добавки: мин -99,5%

Свойства металла - дисперсионно-твердеющий медный сплав, обладающий очень высокой прочностью, хорошей электро- и теплопроводностью.

Таблица – 7 Механические свойства [DIN EN 10204-2.2]

Механические свойства (справочные значения)	Режимы	Обозначение	Термообработка на твёрдый раствор, холодное волочение и старение		Выдавливание, термообработка на твёрдый раствор и старение	Литьё, дисперсионное твердение
	Поперечное сечение		Ø<25 мм	Ø<35 мм	Ø<60 мм	-
	Твердость	НВ	220 – 260	210 – 260	195 – 235	min. 210
	Предел прочности на разрыв	кН/мм²	800 – 950	750 – 900	680 – 800	min. 650
	Предел текучести	кН/мм²	min. 730	min. 680	min. 500	min. 500
	Удлинение L=5D	%	min. 5	min. 5	min. 6	-
	Модуль упругости	кН/мм²	118	118	118	-
	Модуль кручения	кН/мм²	-
	Сила сжатия	%	95-100% предела текучести

Таблица – 8 Физические свойства [DIN EN 10204-2.2]

	Режимы	Обозначение	Значения
Физические свойства (Справочные значения)	Электропровод-ность 293 K (20 °C)	МСм/м	min. 25 Для литья ~28 (min. 40 % I.A.C.S.)
	Электрическое сопротивление 293 K (20 °C)	Ω·мм2/м	0.033 ÷ 0,05
	Коэффициент электрического сопротивления 273-373 K (0-100°C)	1/K	0,0019
	Коэффициент термического Расширения 273-593 K (0-320°C)	1/K	17,0 × 10-6
	Удельная теплоемкость	Дж/г·K	0,42
	Теплопроводность. 293 K (20 °C) 473 K (200 °C) 573 K (300 °C)	Вт/м·K	~ 209 ~ 280 ~ 3200
	Плотность	г/см3	8,8

Стандарты / Допуски

DIN EN 12 163 Круглые бруски для общего использования

DIN EN 12 167 Профили и прямоугольные бруски для общего использования

Стойкость электродов определялась в процессе эксплуатации по фактической выработке в процессе работы.

Анализ экономической эффективности использования в производстве электродов из бронзы Elmedur НА марта CuCoNiBe DIN EN 10204-2.2.

По практическим результатам применения электродов из различных марок бронцы было установлено, что комплект электродов (4 шт.) из бронзы Elmedur НА марки CuCoNiBe имеет стойкость 34 тонны.

Комплект электродов (4 шт.) из бронзы Бр НЕТ ТУ 4821-92-89 имеет стойкость 9 тонн.

Таблица – 9 сравнение стойкости электродов из различных марок бронзы

Тип электрода (марка материала)	Стойкость Электродов, тн/4шт.	Стойкость электродов по отношению к ранее использовавшимся. %
Бр НБТ ТУ 4821-92-89	9	100%
Elmedur НА марки CuCoNiBe DIN EN 10204-2.2	34	378%

Примечание:

Комплект электродов может подвергаться доработке 2 раза, в связи с этим полный ресурс электродов в 3 раза больше представленного значения в таблице-9.

Заключение:

Использование в производстве электродов из бронзы Elmedur НА марки CuCoNiBe имеет положительный экономический эффект. По мимо большой стойкости электродов снижается частота технических остановок для замены инструмента, что ведет к повышению производительности лилии в целом.