Міністерство освіти і науки україни національний університет “львівська політехніка”

Лабораторна робота №4

“КОНТАКТНЕ СТИКОВЕ ЗВАРЮВАННЯ”

Виконав:

ст. гр. ПЦБ-31

Баляс Ю.Я.

Прийняв Лукіна Г.М.

Львів 2010

Мета роботи

1.1. Вивчити основні теоретичні положення стикового зварювання металів.

1.2. Ознайомитись з обладнанням для стикового зварювання.

1.3. Навчитись вибирати режими та оволодіти технікою виконання стикового зварювання сталей.

Теоретичне обґрунтування роботи

Основи контактного зварювання

Контактним зварюванням називають утворення нероз'ємних моноліт­них з'єднань металів нагріванням електричним струмом зварюваних поверхонь до розплавлення або пластичного стану з наступною пластичною де­формацією зони з'єднання. Температура нагріву ділянок, що прилягають до зони з'єднання, повинна забезпечувати необхідну пластичну деформацію деталей. Під час цієї деформації відбувається утворення фізичного контакту по всій поверхні та усунення оксидів, забруднень із зони контакту. Розріз­няють три основні види контактного зварювання: стикове, точкове та шовне.

Рнс.4.1. Загальний опір зони зварювання: а - точкового; б - стикового; в - еквівалентне електричне коло зони зварювання

Для нагріву деталей при контактному зварюванні використовують джоулеве тепло, тобто тепло, що виділяється у деталях при проходженні електричного струму. Умови виділення тепла при зварюванні змінним струмом безперервно змінюються, оскільки змінюється активний опір кола К.ЕЕ ^та струм ІЗВ, тому кількість тепла, що генерується за час проходження струму І, слід описувати законом Джоуля-Ленца у диференційній формі:

де І_зв - струм зварювання, А; К._ЕЕ - активний опір, Ом; І - час нагріву, с.

Сила струму зварювання є домінуючим чинником нагріву. Наприклад, при даній кількості тепла, що витрачається на один цикл зварювання, збільшення сили струму вдвічі приведе до зменшення часу нагріву більш ніж в 4 рази.

Опір Я_£Е незначний і вимірюється у мікроомах. Для точкового та шов­ного зварювання К_ЕЕ складається (рис.4.1) з контактних опорів деталь-деталь К-ддТа електрод-деталь К._вд і власного опору металу деталей К_д:

При стиковому зварюванні (рис.4.1) у загальному опорі не враховують опір К._вд внаслідок малого його значення та віддалення від місця контакту.

Корисним для зварювання є тепло, що виділяється в основному металі, та тепло, що виділяється у зоні контакту між деталями. Характер нагріву деталей, що суттєво впливає на якість зварного з'єднання, значною мірою залежить як від загального опору, так і від співвідношення між його окремими складовими. Так, при зварюванні неочищених деталей значення опорів кущ та Кед змінюється у широких межах. Це приводить до зміни температури нагріву деталей, в результаті чого знижуються показники механічних властивостей зварних з'єднань. Крім того, при зварюванні не­очищених заготовок зростає знос електродів, а у зварних з'єднаннях вини­кають дефекти.

Особливості техніки та технології стикового зварювання

Стикове зварювання - це нероз'ємне з'єднання деталей по всій поверхні їх контактування шляхом місцевого нагріву струмом та пластичної дефор­мації (осадження) (рис.4.2).

Рис.4.2. Схема контактного стикового зварювання: 1 - зварюваний стик; Рзат. - зусилля затискання; Р_Ос. - зусилля осадження

Існують дві основні різновидності стикового контактного зварювання:

• опором (зварювання без оплавлення);

• оплавленням.

Стикове зварювання опором

При стиковому зварюванні опором на першому підготовчому етапі деталі приводять у контакт з прикладанням значного тиску. На другому етапі вмикають струм і торцеві поверхні з'єднання нагрівають до темпе­ратури 0,8-0,9 Т_пл основного металу. Прилеглі зони металу прогріваються на певну глибину. Далі здійснюють спільну пластичну деформацію, під час якої відбувається часткове видавлювання оксидів з торцевих поверхонь. Формування зварного з'єднання відбувається у твердій фазі (рис.4.3,а).

Для стикового зварювання опором необхідна ретельна обробка та при­пасовування торців перпендикулярно осі заготовок без місцевих зазорів.

Рмс.4.3. Схема встановлення стрижнів при стиковому зварюванні:

а - опором; б - оплавленням; 1 - сумарна установча довжина; І!,І2 - установча довжина для кожної деталі; а, Ь - припуски на осадження та оплавлення

Зварювання опором застосовується для металів, що добре зварюються у пластичному стані, зокрема, маловуглецевих сталей при невеликій площі поперечного перерізу (до 300 мм²). Переріз ділянки зварювання повинен бути простим, компактним, з невеликим відношенням периметра до площі перерізу (коло, квадрат, прямокутник з невеликим відношенням сторін). Перерізи з більш розвинутим периметром (тонка смуга, тонкостінна труба, кутник, двотавр, рельс) малопридатні для зварювання опором, оскільки при цьому важко забезпечити рівномірність нагріву по всій площі перерізу, що знижує якість зварювання.

Режим зварювання опором визначають такі основні параметри: зва­рювальний струм - І_зв або його густина ^_зв, зусилля або тиск осадження, установча довжина - (І^^), припуск на осадження - а, час зварювання І_зв. Орієнтовні режими стикового зварювання опором заготовок з маловугле-цевої сталі наведені у табл.4.1.

Таблиця 4.1