6. Источники нагрева

Нагрев и плавление металла происходят за счет выделения теплоты на электрических сопротивлениях при прохождении через них электрического тока. Полное количество теплоты, генерируемое между электродами за время сварки (), определяется законом Джоуля—Ленца

,                  (1)

где — мгновенные значения сварочного тока, обычно меняющиеся в процессе сварки;— общее сопротивление металла между электродами в момент времени. При сварке двух деталей из одного и того же металла и равной толщины (см рис.)

,             (2)

где — собственное активное сопротивление деталей;— контактное сопротивление менаду электродом и деталью;— контактное сопротивление между деталями.

Рис.6.1. Электрическое сопротивление зоны сварки:

а — распределение сопротивлений; б — эквивалентная электрическая схема

Условный, изменяющийся в процессе сварки диаметр контакта (электрод—деталь и деталь—деталь) равен диаметру рабочей поверхности. Для электродов с идеальной сферической поверхностью диаметр контакта значительно изменяется в процессе сварки, например, в 1,5…2 раза с момента включения до момента выключения тока. Однако при выполнении большого числа точек на рабочей поверхности этих электродов образуется плоская площадка, диаметр которой приблизительно равен, т.е. и в этом случае. Однако края площадки на электродах с плоской рабочей поверхностью постепенно скругляются. Таким образом, несмотря на отличие первоначальной формы указанных типов электродов, наблюдается тенденция к образованию наиболее устойчивой конфигурации рабочей поверхности, отличающейся наличием плоской площадки на рабочей части с плавным переходом к наружной цилиндрической части электрода.

Сумму сопротивлений часто называют общим контактным сопротивлением.

Для анализа роли в процессе нагрева контактных и собственных сопротивлений удобно представить уравнение (1) в следующем виде:

(3)

На сопротивления ив той или иной степени влияют свойства металлов, форма соединяемых деталей, усилие сжатия, неравномерность нагрева, состояние поверхности. Разделение сварочного контакта на зоны в значительной мере условно, так как электрические поля в них взаимосвязаны.

Всю совокупность факторов не представляется возможным учесть расчетным путем, поэтому во многих случаях прибегают к экспериментальным данным и упрощенным приближенным расчетам.

Обычно составляющие электрических сопротивлений (2) рассматривают в условиях холодного (до включения сварочного тока) и горячего (при протекании сварочного тока) состояний контакта. Холодный контакт мало характерен для сварки. Поэтому большое внимание уделяют горячему контакту (на стадии нагрева) и особенно конечному значению его сопротивления, которое при заданных условиях сварки обычно стабилизируется и определяется в основном собственным сопротивлением деталей. В конце цикла нагрева при высоких значениях давлений (250…600 МПа) и температур роль контактных сопротивлений становится незначительной.

7. Схемы и фото оборудования

Агрегаты, производящие контактную сварку швов, полностью автоматизированы. Существует несколько видов сварочных аппаратов. Их различие в форме и расположении электродов. Две основных разновидности: односторонняя и двухсторонняя сварка.

Оба вида сварки могут производиться одно-роликовыми, двух-роликовыми и много-роликовыми машинами. В качестве противоположного электрода одно-роликовых конструкций используется оправа. Двух-роликовые аппараты производят швы по горизонтали и по вертикали.

Двусторонняя сварка производится с вращением в рукавах устройств. Это оборудование удобно для производства надёжного продольного соединения цилиндров разного размера и назначения. Какой длины шов можно сварить за 1 час работы, будет зависеть от величины вылета используемого агрегата. С помощью поперечного шва приваривают круговые детали к цилиндрам.

Стационарная машина КШ 002 (МШ-3280) предназначена для контактной шовной сварки продольным швом деталей из низкоуглеродистых и легированных сталей. Машина снабжена системой управления сварочным процессом, построенном на программируемом контроллере, обеспечивающей автоматическую стабилизацию заданных параметров с индикацией фактических значений.

Рис.7.1 Стационарная машина КШ 002 (МШ-3280)

Технические характеристики

Таблица 4

Наименование параметра	Норма
Номинальное напряжение питающей сети, В	380
Частота тока питающей сети, Гц	50
Номинальный длительный вторичный ток, кА	22
Наибольший вторичный ток, кА	32
Мощность при ПВ=50%, кВА	270
Наибольшее усилие сжатия, даН	1350
Номинальный вылет при сварке листов, мм	810
Линейная скорость электродов, м/мин	0,4-0,6
Диапазон свариваемых толщин, мм: низкоуглеродистые стали нержавеющие стали	от 0,5+0,5 до 3,0+3,0 от 0,3+0,3 до 2,5+2,5
Масса, кг	1650
Габаритные размеры,  мм	2350×840×2100

Механизмы для шовной роликовой сварки

Рис.7.2. Схема машины для шовной сварки.