Учебные пособия по сварке / конт св

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Кафедра «Технология металлов»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №

Электрическая контактная сварка. Оборудование, технология, техника безопасности

по дисциплине

«Материаловедение и технология конструкционных материалов»

Выполнил

Группа:

Проверил: .

Санкт-Петербург

2018

Цель работы: ознакомиться с основами технологии электрической контактной сварки.

Задачи работы:

1. Изучить имеющиеся в лаборатории стыковую, точечную и шовную машины, произвести сварку стыковую для нескольких стержней и точечную внахлёстку для листов нержавеющей стали.

Общие теоретические сведения и содержание

Электрическая контактная сварка – это технологический процесс получения неразъемного соединения металлических заготовок путем нагрева электрическим током, проходящем в месте их контакта, до пластического состояния (или до оплавления торцов) и последующего совместного сдавливания (осадки).

Контактная сварка относится к классу термомеханических и включает в себя:

• Стыковую

• Точечную

• Шовную

• Рельефную

Характеризуется большой скоростью нагрева и резкими градиентами температур.

Техника безопасности:

1. Корпуса контактных машин должны быть заземлены, так как их трансформаторы подключены к переменному напряжению 380В;

2. Заземление проверяют омметром;

3. Сварщик не должен прикасаться к высоковольтным элементам;

4. При сварке нужно предохраняться от возможного вылета искр и брызг раскалённого металла.

Стыковая контактная сварка

Рис. 1 Схема стыковой контактной сварки

1 – тщательно зачищенные и обезжиренные свариваемые изделия; 2 – токоподводящие зажимы из меди; 3- токоведущие шины их меди; 4 – вторичная обмотка трансформатора 1 или 2 витка, охлаждаемые водой; 5 – первичная обмотка трансформатора; 6- регулятор тока; 7 – прерыватель тока; Р_ос- осаживающее устройство; Р_сж – усилие сжатия токоподводов с изделиями.

Выделяемая по закону Джоуля – Ленца теплота, Дж:

где: I(t) – ток сварки, А;

R(t) – электрическое сопротивление всей вторичной цепи, зависящее от температуры во времени t

t_св – время сварки, с;

Приближённая формула:

где: К=0,7 0,97 – для переменного тока; – сопротивление в зоне контакта деталей, Ом.

Чтобы все тепло выделилось в зоне контакте должно быть выполнено условие:

Для этого вся вторичная цепь – вторичная обмотка, токоподводы и зажимы изготавливаются из меди и имеют большую площадь поперечного сечения.

Свариваемые изделия – арматура, профильный прокат, уголки, тавр, трубы, провода, рельсы.

Цветные металлы и титана свариваются по усложненной технологии.

Площадь поперечных сечений свариваемых изделий до сотен мм².

Стыковая сварка сопротивлением и ее цикл.

Рис.2 Цикл сварки сопротивлением

Тщательно зачищенные детали предварительно сдавливаются. Затем подается напряжение. Возникает большой ток, поскольку R_K→0 а .

Напряжение, подаваемое на детали U=380/W₁, B, составляет от 1 до 5В; R_K составляет от 0,001 до 0,0001 Ом. Стальные детали разогревают до t° белого каления (1350°…1400 °С) и сильно осаживают. Детали укорачиваются на задаваемые несколько миллиметров, при этом выдавливается, т.н. «грат».

Стыковая сварка оплавлением и ее цикл

Подается напряжение на разомкнутые очищенные детали. Затем детали доводятся до легкого соприкосновения, возникает ток по микроконтактам, они «взрываются» это явление называется «пинч-эффект».

Детали несколько раз размыкают и замыкают, торцы их полностью оплавляются. Затем детали окончательно осаживают. Происходит их соединение при чистых (без загрязнений) торцах. Так свариваются ответственные детали, например, рельсы.

Рис. 3 Цикл стыковой сварки оплавлением

Точечная контактная сварка.

Рис.4. Схема точечной контактной сварки

Существуют машины для сварки всевозможных изделий, например: металлических листов, арматурных сеток, а также роботизированные устройства и ручные сварочные клещи, споттеры для кузовного ремонта и т. д.

1-свариваемые изделия - листы, уголки, прутки…

2-точечные электроды из красной меди или бронзы.

Свариваемый материал: любая сталь, магниевые сплавы, алюминий. При сварке титана требуются меры по защите сварочной зоны от воздуха.

Толщина изделий от долей миллиметра до нескольких мм.

Электроды и вторичная обмотка охлаждаются водой.

Процесс сварки подобен стыковой сопротивлением.

Имеется регулятор цикла сварки (РЦС), где задают длительность импульса тока (от долей секунд до нескольких секунд); и задают усилие осадки P_OC. Давление воздуха в пневмосистеме осадки создается компрессором.

Процесс сварки: детали сжимаются точечными электродами, подается импульс тока, детали разогреваются в точке до пластического состояния и проплавляются на 30…80% толщины листа, по окончания тока детали выдерживаются в сжатом состоянии (проковка), верхний электрод поднимается. (I_СВ до 11 КА для, машины, имеющейся в лаборатории).

Рельефная сварка - это разновидность точечной сварки. Детали свариваются по нескольким выступам.

Шовная (роликовая) контактная сварка

Рис. 5. Схема шовной (роликовой) контактной сварки

1. Свариваемый тонколистовой материал (сталь, алюминий, титан…).

2. Ролики из красной меди или бронзы.

Верхний ролик приводится во вращение (непрерывное или прерывистое) с помощью электродвигателя, электромагнитной муфты, карданных валов и редукторов. Процесс сварки тот же, что и у точечной машины. При прерывистом движении верхнего ролика сварные зоны могут перекрываться, обеспечивая герметичный шов. Так свариваются различные емкости: цистерны, баки, канистры, радиаторы и т.п. (ток I_СВ до 22 КА для этой марки машины).

2.Оборудование и приборы

Машина сварочная тип МС-802 УХЛ4 (стыковая).

Машина для точечной сварки тип МТ 1222УХЛ4.

Машина сварочная тип МШ 1601УХЛ4 (шовная или роликовая).

Установка компрессорная СО-243.

Листы из нержавеющей стали толщиной 1мм.

Стальные прутки диаметром от 12 до 15мм длиной 150мм.

…………..3. Порядок выполнения экспериментальной части работы

В лабораторных условиях в помещении возможна стыковая сварка только сопротивлением тщательно зачищенных заготовок круглого и прямоугольного сечения площадью от 100 до 200мм² с опиленными торцами.

Напряжение во вторичной обмотке и сила тока I₂, проходящего через заготовки, регулируется количеством витков W₁, подключаемых к 380 В.

Усилие осадки заготовок и их укорочение при этом в стыковой сварке на имеющейся машине зависит от рычажного ручного механизма.

При точечной сварке тщательно зачищенных заготовок из листовой стали толщиной по 0,5 и 1мм продолжительность прохождения сварочного тока и усилие на точечных электродах регулируют с помощью РЦС в пределах 0.1 – 0.3с и 30 – 40кгс соответственно. Силу тока в пределах 4000 – 7000А устанавливают с помощью переключателя количества витков первичной обмотки в пределах требуемого коэффициента трансформации по таблице, укреплённой на лицевой поверхности машины.

Для роликовой контактной сварки все параметры сварки выбирают так же, как и для точечной.

Выводы:

Стыковая сварка сопротивлением применяется для малоответственных деталей, а плавлением - для ответственных. Укорочение заготовок при стыковой сварке зависит от температуры нагрева заготовок до красна или до белого каления а также от усилия осадки. Для точечной сварки от этих же параметров зависит деформация пластин в области сварной точки. Сила и длительность импульса тока а также величина усилия осадки пропорциональны размерам свариваемых деталей и могут быть выбраны по таблицам справочника.