14

Лабораторная работа

Контактная сварка

Цель работы: 1. Изучить сущность и способы электрической контактной сварки.

2. Ознакомиться с устройством и работой сварочных машин для стыковой и точечной сварки.

3. Ознакомиться с технологией и режимами выполнения стыковой и точечной сварки.

Краткие теоретические сведения

Электрическая контактная сварка является основным видом сварки давлением. Сущность сварки заключается нагрев в месте контакта свариваемых материалов до пластического или жидкого состояния с одновременным или последующим механическим сжатием, обеспечивающее прочное их соединение – сварку. Нагрев металлов осуществляется теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящихся в контакте соединяемые детали (рис. 1). Количество тепла Q, Дж, выделяющегося при этом, определяется законом Джоуля – Ленца,

(1)

где I_св – сила сварочного тока, А; R – полное сопротивление цепи, Ом; t – время протекания тока, с.

Рис. 1. Схема контактной сварки

Сила сварочного тока I_св достигает десятков и даже сотен тысяч ампер. Такие токи получают в понижающих однофазных сварочных трансформаторах, имеющих во вторичной обмотке чаще всего один виток.

, (2)

где I₂, U₂ и R₂ – сила сварочного тока, напряжение и сопротивление (R₂ = konst) на вторичной обмотке трансформатора, соответственно. Для регулирования величины сварочного тока, из формулы (2) видно, что необходимо изменить U₂, так как R₂ – постоянно. Известно, что в трансформаторах коэффициент трансформации к определяется исходя из следующих соотношений:

, (3)

где n₁ и n₂ – число первичной и вторичной обмотки; U₁ и U₂ –соответственно первичное и вторичное напряжение обмотки трансформатора.

Из формулы (3) вторичное напряжение

,

где n₂ = 1; U₁ – величина постоянная (сетевое напряжение 220 или 380 В).

Следовательно, для изменения U₂ необходимо изменить число включенных витков первичной обмотки n₁; соответственно будет изменяться и сила сварочного тока I_св.

Сопротивление R места сварки зависит от чистоты и состояния поверхности свариваемого материала, величины давления, прикладываемого к свариваемым изделиям, и от других факторов. Полное сопротивление сварочной цепи, определяется по формуле:

R = 2R_э + 2R_з + R_к,

где R_э – сопротивление контакта между электродами и заготовками, R_з – сопротивление выступающих концов заготовок; R_к – сопротивление контакта между заготовками. Последнее является наибольшим, поэтому в месте контакта свариваемых заготовок выделяется наибольшее количество тепла. Нагрев поверхностей контакта заготовок до пластического состояния многократно уменьшает силы сдавливания, при которых возникают силы межатомного сцепления.

Bремя сварки в зависимости от толщины и рода свариваемого материала изменяется от сотых и даже тысячных долей секунды до нескольких минут.

Особенностью контактной сварки является применение кратковременных (доли секунды) импульсов сварочного тока большой мощности (иногда до 100 кА) при напряжении 0,3–10В. Такой режим сварки повышает производительность труда, экономит электроэнергию, снижает возможность окисления деталей, уменьшает зону термического влияния, позволяет управлять процессом тепловыделения и теплоотвода, т. е. процессом формирования соединения.

По виду получаемого соединения контактную сварку подразделяют на стыковую, точечную и шовную или роликовую. В зависимости от способа сварки применяется та или иная система электродов: для стыковой сварки – зажимные контактные губки, для точечной – стержневые электроды, для шовной – роликовые электроды.