Стыковая сварка
При стыковой сварке, свариваемые детали (3), закрепленные в электродах (зажимах) аппарата для стыковой сварки (2), сжимаются с силой Р. Электроды подключаются к сварочному трансформатору (5). При включении трансформатора, через детали протекает сварочный ток, который нагревает детали, при этом максимальное количество теплоты образуется в месте контакта (6) между свариваемыми деталями, т.к. сопротивление в данном месте является наибольшим во вторичной цепи ввиду того, что сечение контакта много меньше, действительного сечения деталей за счет касания деталей только по выступам поверхности. На металле имеются оксидные пленки с малым значение электропроводности.
(1) неподвижная плита; (2) электроды (зажимы); (3) детали; (4) подвижная плита; (5) сварочный трансформатор; (6) контакт
Рисунок 1. контактная стыковая сварка
Согласно закону Джоуля-Ленца, количество выделяемой теплоты Q [Дж]: Q = IzRt, где
Сварочный ток I [А]
Сопротивление контакта R [Ом]
Время протекания тока t [с]
Данная формула показывает, что при большом значении сварочного тока, может быть получен эффективный нагрев места сварки т.к. I входит в формулу в квадрате. При контактной сварке значение силы тока может достигать нескольких тысяч ампер.
При нагреве металла повышается его пластичность, а под действием осевой силы имеет место пластическая деформация металла. Микроскопические неровности при этом сминаются, оксидные пленки подвергаются разрушению, а поверхностные атомы сближаются на расстояние, соизмеримое с параметрами кристаллической решетки, что приводит к образованию новых межатомных связей.
Контактная сварка может проходить с расплавлением и без расплавления металла. Сварка сопротивлением – это стыковая сварка с разогревом места стыка до пластического состояния. Сварка оплавлением – это стыковая сварка с разогревом места стыка до оплавления. Циклограммы процессов (графические изображение изменения сварочного процесса во времени) могут объяснить различие вышеперечисленных методов сварки.
Виды контактной стыковой сварки:-
сварка оплавлением
- сварка сопротивлением
При методе сварки сопротивлением (рисунок 2,а) детали изначально сжимают с усилием, обеспечивающим физический контакт свариваемых заготовок, и только после этого пропускается сварочный ток. После нагрева места сварки происходит осадка металла и образуется соединение в твердой фазе. Поверхности деталей тщательно подготавливают для обеспечения равномерного нагрева. Возможность применения такого метода сварки ограничивается необходимостью равномерного нагрева.
I — сварочный ток; Р — усилие сжатия; S — перемещение подвижной плиты; t — время сварки; а — сопротивлением; б — оплавлением;
Рисунок 2. Циклограммы для стыковой сварки
При сварке оплавлением (рисунок 2,б) свариваемые заготовки соединяют при включенном сварочном трансформаторе. Поверхности соприкасаются по выступам. Площадь образования контакта небольшая, а плотность тока, проходящего через данные контакты велика, что ведет к оплавлению металла и образованию жидких перемычек, которые затем разрушаются под действием паров металла. Частично металл выбрасывается с места стыка в виде искр. С жидким металлом загрязнения, присутствовавшие на поверхности деталей. Дальнейшее сближение приводит к образованию и оплавлению новых перемычек. Постоянное образование и разрушение контакта между торцами приводит к расплавлению металла на торцах. Осадку осуществляют после оплавления торцов по всей поверхности. Сварка оплавлением бывает прерывистая и непрерывная. В первом случае, детали при подаче сварочного тока соприкасаются, а затем разводятся. Во время разведения между торцами образуется электрический разряд, который и оплавляет торцы. После нескольких замыканий образуется слой расплавленного металла. После включения механизма осадки, этот металл выдавливается из стыка, торцы соприкасаются и таким образом появляется сварное соединение.
Перед сваркой сопротивлением, сварка оплавлением имеет ряд преимуществ: торцы деталей перед сварными работами не требуют тщательной подготовки, заготовки могут быть сложной формы и большой площади. Таким способом можно сваривать и разнородные металлы.
Контактную стыковую сварку применяют для соединения деталей с сечением до 100 000 мм2. Типичные изделия, полученные таким методом сварки – трубчатые конструкции, кольца, рельсы, колеса, листы, железобетонная арматура и т.д.
|
