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.