Глава 3 электрическая контактная сварка

§ 9. Сущность процесса и основные виды контактной сварки

1. Сущность процесса. Контактная сварка (сварка сопротивлением) основана на разогреве свариваемых изделий джоулевым теплом и меха- ническом сжатии разогретых изделий.

Согласно закону Джоуля — Ленца количество тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока в свариваемых деталях и переход­ных контактах,

<Э = /²Дг Дж(0,24/²^ кал),

где / — сварочный ток, А; ^ — сопротивление, Ом; I — время сварки, с.

Сила сварочного тока при контактной сварке достигает десятков и даже сотен тысяч ампер. Такие токи получают в понижающих однофазных сварочных трансформаторах, имеющих во вторичной обмотке чаще всего один виток. Для регулирования сварочного тока первичную обмотку трансформатора делят на несколько секций, от которых к переключателю ступеней регулирования сделано от 4 до 16 отводов. Величина вторично­го напряжения составляет 1—12 В. Увеличивая или уменьшая количест­во витков первичной обмотки, включенных в сеть, изменяют вторичное напряжение, а вместе с ним и сварочный ток. Чем меньше включено в сеть витков первичной обмотки, тем больше вторичное напряжение, первичный и вторичный (сварочный) токи.

Сопротивление места сварки зависит от чистоты и состояния поверх­ности свариваемого материала, сопротивления самого материала, вели­чины давления, прикладываемого к свариваемым изделиям, и от других факторов. Наибольшее сопротивление имеет место контакта сваривае­мых изделий, где и выделяется наибольшее количество тепла. Время свар­ки в зависимости от толщины и рода свариваемого материала изменяется от сотых и даже тысячных долей секунды до нескольких минут. Когда де­тали нагреваются до пластического состояния или до оплавления, к ним прикладывается усилие осадки и детали свариваются.

2. Основные виды контактной сварки. Существует много видов и раз- новидностей электрической контактной сварки. Однако основных спосо- бов три: стыковая, точечная и шовная. Отдельную группу составляет сварка аккумулированной энергией. Из этой группы наибольшее приме- нение имеет конденсаторная сварка.

§ 10. Стыковая сварка

1. Схема стыковой сварки. При стыковой сварке (рис. У.14) сваривае­мые детали / (стержни, полосы, рельсы, трубы) закрепляют в медных зажимах машины. Зажим 6 установлен на подвижной плите, перемещаю­щейся по направляющим станины, а зажим 2 укреплен на неподвижной плите. Вторичный виток 3 сварочного трансформатора соединен с плитами медными гибкими шинами. Первичную обмотку трансформатора включа­ют в сеть переменного тока через выключающее устройство 5. Для регу­лирования мощности трансформатора и изменения силы сварочного тока

предназначен переключатель ступеней 4. Переме­щение подвижной плиты и сжатие свариваемых из­делий силой Р осуществляется механизмом сжатия.

2. Основные виды стыковой сварки — сварка методом сопротивления и методом оплавления. При сварке сопротивлением детали с тщательно подготовленными торцами под неболь- шим давлением приводят в соприкосновение. После этого в сеть включают трансформатор. Как только детали нагреваются до пластического состояния, одновременно с выключением тока механизмом сжа- тия производят их осадку и сварку. Сварку сопро- _{Рис у 14 Схема стык0}. тивлением применяют для соединения изделий из» вой сварки,

малоуглеродистых сталей и цветных металлов сече­нием до 300 мм². При большем сечении не достигается равномерный на­грев по всему сечению стыка и качество соединения ухудшается.

Сварку оплавлением применяют при изготовлении изделий большего сечения. Различают сварку прерывистым и непрерывным оплавлением. Если сваривают прерывистым оплавлением, то детали, зажатые в машине при включенном напряжении холостого хода вторичной цепи, приводят в кратковременное соприкосновение и опять разводят на небольшое рас­стояние. Во время разведения деталей сварочная цепь разрывается при силе тока в тысячи и десятки тысяч ампер, вследствие чего между тор­цами свариваемых изделий происходит сильное искрообразование и раз­брызгивание расплавленного металла. Чередуя одно за другим замыка­ние с размыканием, осуществляют равномерное оплавление всего сече­ния стыка. После приложения к месту сварки усилия осадки наружу сты­ка выдавливаются расплавленный металл и оксиды и образуется прочное сварное соединение. Ток выключают в конце осадки.

Сварку непрерывным оплавлением выполняют на машинах с непре­рывной подачей деталей только в сторону их сближения. Зажатые в машине детали включаются под напряжение вторичной цепи, а затем их сближают до соприкосновения. Соприкосновение свариваемых поверх­ностей сначала происходит в отдельных местах, где имеются микровы­ступы. В образующихся элементарных контактах возникают большие плотности тока и металл здесь быстро нагревается до расплавления и ис­парения. Когда вся поверхность свариваемых торцов оплавится и покро­ется слоем жидкого металла, к изделиям прикладывают усилия осадки с одновременным выключением тока. Детали соединяются в одно целое так же, как и при сварке прерывистым оплавлением.

Стыковую сварку оплавлением применяют для углеродистых и леги­рованных сталей с поперечным сечением до 4 • 10*...6 • 10⁴ мм², цвет­ных и разнородных металлов. Наиболее широко её используют для сое­динения железнодорожных рельсов, составного режущего инструмента, магистральных газо- и нефтепроводов и пр.

Машины для стыковой сварки изготовляют мощностью 0,75—1000 кВт и больше.