3. Основні теоретичні положення. Опис устаткування

Введення у вторинний контур контактної зварювальної машини феромагнітного матеріалу приводить до підвищення активного та індуктивного опору зварювального контуру, що в свою чергу викликає зменшення зварювального струму і зниження міцності зварних з’єднань. Степінь впливу феромагнітної маси на зменшення зварювального струму залежить від конфігурації січення внесених в контур деталей.

Особливо замітно знижується струм в зварювальному колі при введені в контур машини деталей замкнутого перерізу (наприклад, кілець або обичайок при зварюванні циліндричних деталей). В зв’язку з цим після розрахунку та обробки режиму зварювання на взірцях, проводиться його коректування, враховуючи зниження струму при введені в контур феромагнітних мас.

Другим фактором, який може привести до зниження міцності зварних з’єднань в процесі контактного зварювання, є шунтування струму (протікання його частини) через раніше зварені точки, поза зоною зварювання, (рисунок 3.1). Внаслідок цього порушується симетрія електричного поля, зменшується тепловиділення в зоні зварювання, розміри та міцність зварної точки, стабільність якості зварних з’єднань.

а – схема шунтування; б – роз приділення струму в перерізі І – І при наявності шунтування (2) та без шунтування (1)

Рисунок 3.1- Шунтування струму при двосторонньому точковому зварюванні

Степінь шунтування через раніше зварені точки залежить від властивостей зварюваного металу, товщини та кількості деталей, кроку точок та порядку їх встановлення. Струм шунтування збільшується із зменшенням кроку точок та зростанням товщини деталей.

Значення струму шунтування І_ш, струму вторинного контуру І₂ та зварювального струму І_зв (протікаючого через зварну точку) визначають за формулами

(3.1)

(3.2)

(3.3)

де r_ее та r_ш – відповідно електричний опір зони зварювання та шунта.

Опір шунта розраховують за формулою

(3.4)

де к_е=0,4;ρ – питомий електроопір; t_ш – крок точок; s – товщина деталей; b_пр – приведена з врахуванням розтікання струму ширина шунта.

Ширина шунта визначається за формулою

(3.5)

де d_к – діаметр контакту деталь-деталь та електрод-деталь;

d_п – діаметр пластичного пояска.

Для кожної товщини та марки матеріалу визначають мінімальне значення кроку точок t_{ш min}. При цьому приймають що якщо t_ш >t_{ш min}, то І_ш ≤ 0,05І_зв, та шунтування струму практично не впливає на електричне поле та розміри ядра (таблиця 3.1).

Таблиця 3.1 - Рекомендований крок точок при точковому зварюванні

Товщина однієї деталі, мм	Рекомендований мінімальний крок точок, мм
	при зварюванні 2-х деталей	при зварюванні 3-х деталей
1	12 / 15	20
2	18 / 25	30
3	26 / 35	40
4	36 / 45	50
6	50 / 65	80

Струми шунтування знижуються в процесі зварювання за рахунок нагріву шунта та зниження r_ее. Також при шовному зварюванні герметичних з’єднань (t_ш ≈(2…3)s і t_ш<d_я) через підвищену температуру попередньої точки шунтування є обмеженими, особливо при великій швидкості та неперервному обертанні роликів.

При зварюванні легких сплавів мінімальний крок збільшується на 15 %, а при зварюванні аустенітної сталі та жароміцних сплавів крок може бути зменшений на 15 %. В тих випадках, коли конструктивно приймається крок точок менше допустимого, необхідно враховувати струми шунтування і при відпрацюванні режиму на взірцях зварювання проводять з кроком, рівним кроку на деталях.