Контактная сварка - Основы технологии и оборудование для нее
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 15:55
- Просмотров: 27074
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕЕ
Физические основы и виды контактной сварки Контактная сварка — сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Контактная сварка — основной вид сварки давлением термомеханического класса.
Основным признаком всех видов сварки давлением (контактная, диффузионная, холодная, трением и др.) является пластическая деформация металла в зоне контакта соединяемых деталей, необходимая для образования сварных соединений. При сварке происходит принудительное образование межатомных связей между кристаллическими решетками соединяемых деталей. Выделяют три основные стадии процесса образования сварного соединения при сварке давлением: формирование физического контакта, образование химических связей, развитие последующих процессов на границе полученного соединения и в объеме деталей. На первой стадии обеспечивается сближение атомных поверхностей. Устраняются неровности и поверхностные пленки, формируется физический контакт, т. е. такой контакт тел, при котором атомы находятся на расстоянии, достаточном для начала межатомного взаимодействия. На второй стадии происходит объединение электронных оболочек, возникают химические (для металлов — металлические) связи и образуется сварное соединение. На третьей стадии через границу соединения начинается взаимная диффузия атомов, развиваются различные со путствующие сварке процессы, связанные с деформированием металла, его нагревом, со структурными изменениями в зоне соединения и прилегающих участках. Основными параметрами технологического процесса при сварке давлением являются величина давления (деформа ция), температура нагрева, время сварки, а также величина и скорость взаимного перемещения свариваемых деталей и среда (состав газовой фазы), в которой происходит сварка. Место соединения при контактной сварке разогревается проходящим по металлу электрическим током (рис. 66). Количество выделяемой теплоты Q (Дж) определяется зако ном Джоуля — Ленца Q=I2Rt, где / — сварочный ток, А; R — полное сопротивление между электродами сварочной машины, Ом; t — время протекания тока. Сопротивление R увеличивается с увеличением длины /, удельного сопротивления р и уменьшением сечения проводника F : R=mpl/F, где m^ l — коэффициент поверхностного эффекта, обусловленный неравномерным распределением тока по проводнику. Полное сопротивление R состоит из сопротивления деталей, сопротивления между электродом и деталью и сопротивления сварочного контакта RK между деталями, т. е. /?=2/?д+2/?эд+/?к. Сопротивление сварочного контакта RK является наибольшим, так как поверхности стыка заготовок даже после тщательной обработки имеют микронеровности и соприкасаются только в отдельных точках (рис. 66, б). Благодаря этому действительное сечение контакта, через которое проходит ток, резко уменьшается, сопротивление резко увеличивается и в зоне контакта возникают большие плотности тока. Кроме того, на поверхности свариваемого металла имеются пленки окислов и загрязнения с малой электропроводностью р, которые также увеличивают сопротивление RK. Повышение температур в зоне контакта, увеличивая р, дополнительно способствует увеличению RK в процессе сварки. В результате высокой плотности тока в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния или до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых деталей образуются новые точки соприкосновения, и так до тех пор, пока не произойдет полное сближение до межатомных расстояний, т. е. сварка. Контактная сварка осуществляется без расплавления и с расплавлением металла. В первом случае соединение происходит при деформации металла с созданием физического контакта между частицами соединяемых поверхностей и последующим образованием общей структуры за счет термопластической деформации, во втором случае возможно перемешивание расплава в замкнутом объеме (точечная сварка) и частичное его вытеснение (стыковая сварка оплавлением) с последующей кристаллизацией расплава и пластической деформацией закристаллизовавшегося металла. Большие скорости нагрева, пластической деформации и охлаждения существенно влияют на структуру металла и свойства сварного соединения: повышается твердость и прочность. Соединения с высокой твердостью и неблагоприятной структурой, не удовлетворяющие после сварки эксплуатационным требованиям, подвергаются термообработке. Местная термообработка участка сварки может осуществляться не посредственно в сварочной машине. Благодаря высокой производительности, надежности соединений, высокому уровню механизации и автоматизации контактная сварка находит широкое применение в промышленности. Считается, что около 30% всех сварных соединений получают с помощью контактной сварки. В зависимости от профиля свариваемых материалов (лист, профильный прокат, труба), типа сварного соединения, толщины и марки металла применяют различные виды контактной сварки. Классификация контактной сварки приведена на рис. 67. Основными видами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная. § 31. Технология стыковой контактной сварки Стыковая контактная сварка — вид контактной сварки, при которой соединение свариваемых частей происходит по поверхности стыкуемых торцов (рис. 68). Стыковой сваркой соединяют проволоку, стержни, трубы, полосы, рельсы, цепи и другие детали. При стыковой сварке свариваемые заготовки / закрепляют в зажимах 2 стыковой машины. Один из зажимов — подвижней, другой — неподвижный. Питание электрическим током осуществляется от сварочного трансформатора 3, вторичная обмотка которого соединена с плитами гибкими шинами, а первичная питается от сети переменного тока через включающее устройство. С помощью механизма осадки подвижная плита перемещается, свариваемые детали сжимаются под усилием.
Различают стыковую сварку сопротивлением (рис. 68, а) и оплавлением (рис. 68, б). Сваркой сопротивлением называется стыковая сварка с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой. Сваркой оплавлением называется стыковая сварка с разогревом стыка до оплавления и последующей осадкой. Различают сварку непрерывным и прерывистым (импульсным) оплавлением, а также оплавлением с подогревом. Параметрами режима контактной сварки являются ток /, Л, и его плотность /, А/мм2, усилие сжатия свариваемых деталей Р, Па, время протекания тока t, с, установочная, длина /, мм. Установочной длиной называют расстояние от торца заготовки до внутреннего края электрода стыковой машины, измеренное до начала сварки. Для правильного формирования сварного соединения и высоких механических свойств соединения необходимо, чтобы процесс протекал в определенной последовательности. Совместное графическое изображение изменения параметров при сварке называется циклограммой сварки. Цикл контактной стыковой сварки представлен на рис. 69. Подготовка деталей под стыковую сварку включает придание определенной формы контактным поверхностям деталей, правку, обработку концов и очистку контактных участков. Равномерный подогрев деталей без тщательной их под готовки или импульсного включения тока при сварке со противлением затруднен. Поэтому торцы делают с выступа ми (кольцевыми, конусными, сферическими), наличие которых локализует нагрев, облегчает сварку сопротивлением и удаление окислов. Оплавлением хорошо свариваются специально подготовленные детали с параллельными торцами. Для сварки оплавлением пригодны детали после механической или термической резки с очисткой поверхностей от заусенцев и шлака. Перекос контактных поверхностей должен быть не более 15% от допуска на оплавление. Окалину удаляют металлической дробью, травлением, нагревом газовым пламенем, резанием. Мелкие детали очищают в галтовочных барабанах. Зачистка в ряде производств автоматизирована. Ржавчину также удаляют, так как она разлагается в зоне нагрева, повышает окислительную способность среды и приводит к дефектам сварки. При сварке сопротивлением чисто обработанные поверхности свариваемых деталей приводят в соприкосновение, плотно сжимают, затем включают сварочный ток. Протекание тока через детали приводит к постепенному нагреву металла в стыке до температуры, близкой к температуре плавления. Затем увеличивают усилие (осаживают детали). При этом происходит пластическая деформация металла в стыке и образование соединения в твердом состоянии. При сварке сопротивлением не обеспечивается достаточно полное удаление окисных пленок, трудно добиться равномерного нагрева деталей по всему сечению, поэтому сварка сопротивлением используется ограниченно для изделий относительно небольшого сечения (до 200—250 мм2). Наиболее широко применяют стыковую сварку оплавлением при создании разнообразных конструкций как малых, так и больших сечений (до 100 000 мм2 и более). Типичными изделиями, свариваемыми стыковой сваркой, являются элементы трубчатых конструкций, колеса, кольца, рельсы, железобетонная арматура и др.
Комментарии
С уважением,
Иванов Владимир Иванович
ООО "Икар Лтд"
тел.:(843)562-01-02(доб.325)
г.Казань
RSS лента комментариев этой записи