2. Контактная сварка

Этот вид сварки основан на том принципе, что при прохождении тока через металл в нем выделяется тепло в соответствии с законом Джоуля-Ленца:

(2.1)

Максимальное количество тепла выделяется в месте контакта свариваемых деталей, так как здесь сопротивление R значительно больше, чем в других местах цепи.

По типу свариваемого соединения различают следующие виды контактной сварки: стыковая, точечная и шовная.

2.1. Стыковая сварка

При этом виде сварки заготовки приводят в соприкосновение и пропускают ток, приложив к ним определенное усилие. Схема такой сварки приведена на рис. 2.1.

Сопротивление сварочной цепи складывается из сопротивления участков детали , сопротивления электроконтактов и сопротивления самого контакта соединяемых деталей . Стыковая сварка может осуществляться сопротивлением, когда кромки свариваемых деталей нагревают до пластического состояния, а затем сдавливают, и оплавлением – когда кромки оплавляют. Циклы их приведены на рис. 2.2. Стыковая сварка используется для сварки труб, рельсов, строительной арматуры, сверл диаметром более 10мм, толстых плит, звеньев цепей и др.

Технология стыковой сварки включает определение силы сварочного тока, времени, усилия осадка и также установочной длины.

Рис. 2.1. Схема стыковой сварки	Рис. 2.2. Цикл стыковой сварки

2.1.1. Разработка технологических параметров стыковой сварки сопротивлением

Плотность тока при сварке зависит от площади поперечного сечения. Для низкоуглеродистой стали эта зависимость имеет следующий характер:

, мм2	20	50	100	250	50	1000	2500
j, А/мм2	200	160	140	90	60	40	25

Удельное давление зависит от содержания углерода в стали и равно 30...50 МПа – для деталей, содержащих углерода менее 0,2 и 60...80 МПа – с большим содержанием. При увеличении давления температура процесса стыковой сварки уменьшается от 1500 до 1100 °С.

Время нагрева можно определить по формуле:

для (2.2)

и для (2.3)

Установочная длина – вылет из губок машины концов деталей в начале сварки включает в себя припуски на пластическое размягчение , и на их осадку .

Для углеродистой стали: (2.4)

Расчет мощности сварочного трансформатора для сварки сопротивлением и оплавлением определяется по формуле:

(2.5)

где – удельная мощность, кВт/мм²

- площадь сечения, мм².

Удельная мощность для сварки сопротивлением

.

2.1.2. Разработка технологических параметров стыковой сварки оплавлением

Суммарная установочная длина

где – конечная длина; припуски на оплавление и осадку.

Обычно при сварке круглых стержней, труб и плит выбирают , где D – диаметр стержня.

При сварке труб и плит:

(2.6)

где – площадь сечения свариваемого металла.

Сварочный ток и скорость оплавления принимаются в зависимости от толщины листа или диаметра стержня, а также способа сварки.

Плотность тока при оплавлении с подогревом для углеродистых сталей составляет 3 А/мм² для сечения ~1000 мм² и 15 А/мм² ~ для сечения ~ 4000 мм².

При непрерывном оплавлении для , .

Удельная мощность и при непрерывном оплавлении равна 0,2...0,3кВт/мм², а с подогревом – 0,1...0,2 кВт/мм². Средняя скорость оплавления для малоуглеродистых сталей составляет Х...2,5 мм/с, а при подогрева – 2,5...4,5 мм/с. Скорость осадки при жестких режимах – 100 мм/с, а при мягких – 30 мм/с. Давление осадки в начале сварки 10...20 МПа, а в конце увеличивается до 220 МПа, т.е. в 11 раз.

Усилие сжатия заготовки губками машины:

(2.7)

где – максимальное давление осадки;

– коэффициенты трения между губками и деталью.