Контактная точечная сварка

Утверждаю

Ректор университета

____________ О.Н. Федонин

«_____» ________ 2017 г.

 

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Методические указания

По выполнению лабораторной работы № 6

Для студентов очной и заочной формы обучения

Всех направлений подготовки

 

 

Издание 3-е, переработанное и дополненное

 

Брянск 2017

УДК 621.78.11

 

Технология конструкционных материалов. Технология контактной сварки: Методические указания по выполнению лабораторной работы № 6 для студентов очной и заочной формы обучения всех направлений подготовки. - 3-е изд., перераб. и доп. - Брянск: БГТУ, 2017,- 11 с.

 

 

Разработали:

С. В. Давыдов

док. тех. наук, профессор

Е. В. Ковалева

канд. техн. наук, доцент

 

Рекомендовано кафедрой «Триботехническое материаловедение и технологии материалов» БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17г.)

 

 

Печатается по изданию: Технология конструкционных материалов. Технология контактной сварки: Методические указания по выполнению лабораторной работы № 7 для студентов 1-го курса дневной и вечерней форм обучения всех специальностей. - 2-е изд., испр. и перераб. - Брянск: БГТУ, 2002.

 

Методические указания публикуются в авторской редакции.

 

ВВЕДЕНИЕ

Термин "Контактная сварка" включает все виды сварки, основан­ные на использовании тепла, выделяющегося в металле свариваемых де­талей и в контакте между ними при прохождении электрического тока.

При электрической контактной сварке для нагрева свариваемых частей используется тепло, выделяемое при прохождении тока через место сварки. После достижения в зоне сварки необходимой температуры свариваемые части для их соединения сдавливают, то есть контактная сварка – процесс термомеханический.

Основными способами электрической контактной сварки являются точечная, шовная (роликовая) и стыковая. Эти три вида контактной сварки нашли наибольшее применение в промышленности.

Цель настоящей работы состоит в ознакомлении студентов с физи­ческой сущностью этих видов сварки и технологическими особенностями применения их в промышленности.

Продолжительной работ - 2 часа.

 

КОНТАКТНАЯ ТОЧЕЧНАЯ СВАРКА

При точечной сварке листовой материал сваривается внахлестку точками. Этот вид сварки может быть использован так же для сварки арматуры диаметром до 25 мм. Перед началом сварки поверхность должна быть очищена от ржавчины и окалины.

Принципиальная схема этого способа показана на рис.1.

Сварка осуществляется следующим образом: тщательно зачищенные детали (2) собирают внахлестку и помещает между электродами (3, 4) точечной машины. Затем детали сжимают электродами с усилием Р и по вторичной цепи пропускают электрический ток с помощью контактного трансформатора (1). При этом в деталях и в контакте между ними выделяется большое количество тепла, достаточное для расплавления части металла и образования сварной точки (ядра) (5) при последующем охлаждении. Ковочное усилие Р2 (рис. 1, б) необходимо для устранения усадочной рыхлости металла сварной точки.

 

 

 

 

t

 

Рис. 1. Схема (а) и циклограмма (б) точечной контактной сварки 1 – сварочный трансформатор; 2 – свариваемые детали; 3 – верхний электрод; 4 – нижний электрод; 5 – литое ядро; Iсв – сварочный ток; Р1 – начальное усилие сжатия; Р2 – дополнительное ковочное усилие сжатия; t – продолжительность цикла

 

Тепло, выделяющееся в контактах между деталями и электродами, влияния на образование литого ядра не оказывает, поскольку оно быст­ро отводится в медные электроды, охлаждаемые проточной водой.

Количество тепла, выделяющееся на любом участке сварочной цепи, определяется по формуле (1):

 

Q=I²·R·t, (1)

 

где: I - сила тока, А;

Q - количество тепла, Дж;

R - сопротивление участка цепи, Ом;

t - время прохождения тока, с.

Формула показывает, что параметрами режима сварки являются сила тока, время импульса тока, давление, определяющее сопротивление кон­такта между деталями.

Некоторые параметры режимов точечной сварки приведены в табл.1.

 

Таблица 1

Режимы точечной сварки

Толщина каждой детали, мм	Диаметры контактной поверхности электродов, мм	Усилие сжатия, кН	Ориентировочная сила тока, А	Ступень мощности МТ-1222	Время импуль­са, с
0,5 1,0 2,0 3,0	4,0 5,0 6,0 7,0	0,5-1,0 1,0-2,0 2,5-5,0 5,0-8,0	4000-5000 6000-8000 9000-14000 14000-18000	111-1У 1У-У У1-УП УП	0,1-0,2 0,2-0,4 0,35-0,1 0,6-1,1

 

Время импульса тока на машине МТ-1222 устанавливается по табл.2.

Точечная сварка обеспечивает высокую экономичность, производи­тельность (более 200 точек в минуту) и качество. Она широко применяется при изготовлении узлов автомобилей, самолетов, сельскохозяйст­венной техники и т.п.

Таблица 2

Время импульса тока, устанавливаемое на машине ИТ-1222

Позиция сварочного цикла	Диапазон	Деление шкалы переключателя
Длительность
Сварка (верхний переключатель)		0,02	0,04	0,06	0,08	0,1	0,12	0,14	0,16	0,18	0,2	0,22
0,08	0,14	0,2	0,26	0,34	0,4	0,48	0,56	0,62	0,68	0,75

 

ШОВНАЯ СВАРКА

Шовная (роликовая) сварка обеспечивает соединение заготовок, собранных внахлестку и зажатых между вращающимися дисковыми электродами-роликами, в виде непрерывного или прерывистого шва.

 

 

Рис. 2. Принципиальная схема шовной сварки

Токоподвод и создание давление осуществляется через дисковые электроды-ролики, один из которых имеет привод. Физическая сущность процесса образования сварной точки при сварке деталей этим способом аналогична точечной сварке. Отличие состоит в том, что применяют роликовые вращающиеся электроды 1, между которыми непрерыв­но с постоянной скоростью дви­жутся свариваемые детали 2.

Режим сварки (I, P, V_св, время импульса тока t_u и время паузы t_п) устанавлива­ют так, чтобы обеспечивалось перекрытие сварных точек (рис.2).

При этом создается прочноплотное сварное соединение. Макси­мальная толщина свариваемых деталей составляет 3,0 мм. Скорость свар­ки достигает 100 м/мин и более.

Роликовая сварка может быть двух видов:

а) непрерывная - с постоянной подачей сварочного тока;

б) прерывистая - с импульсной подачей сварочного тока.

При непрерывной подаче тока происходит значительный перегрев металла шва и околошовной зоны, что ухудшает качество сварного соединения.

При прерывистой сварке с прохождением каждого импульса сваривается одна точка. Следующим импульсом – вторая точка и т.д. Для получения прочного плотного шва при прерывистой сварке необходимо, чтобы каждая последующая точка перекрывала предыдущую на 1/3-1/4 диаметра.

Шовную сварку применяют главным образом при изготовлении сосу­дов для хранения жидкостей и для сварки тонких листов из углеродис­тых легированных сталей и алюминия.

 

 

СТЫКОВАЯ СВАРКА

Стыковая сварка — это вид контактной сварки, когда соединение свариваемых плоскостей происходит по стыкуемым торцам детали или образца. Этот вид сварки применяют для соединения встык деталей типа стержней, труб, рельс и др.

В зависимости от того, как протекает процесс образования соединения, стыковая сварка может производится двумя способами:

- сварка оплавлением;

- сварка сопротивлением.

Схема стыковой контактной сварки приведена на рис. 3.

 

1 – источник тока;

2 – свариваемые детали;

3 – контакт;

4 – зажимы-электроды.

 

 

Рис 3. Схема стыковой контактной сварки

 

 

Стыковая сварка оплавлением имеет 2 разновидности:

- непрерывное оплавление

- прерывистое оплавление.

При непрерывном оплавлении между заготовками, установленными в зажимах машины, оставляют зазор, подключают напряжение и равномерно сближают заготовки под напряжением.

Соприкосновение происходит вначале по отдельным небольшим площадкам, через которые протекает ток высокой плотности. После достижения равномерного оплавления всей поверхности стыка производят сдавливание. При этом происходит изменение площади поперечного сечения заготовки.

При прерывистом оплавлении зажатые заготовки сближают под током I, проводят их кратковременное соприкосновение и вновь разъединяют на небольшое расстояние. При разведении деталей между их торцами возбуждается несколько электрических дуг. Быстро повторяя следующие одно за другим сближения и разъединения, выполняют оплавление всего сечения. Затем выключают ток и осаживают заготовку с усилием Р. Под давлением часть расплавленного металла вместе с окислами выдавливается из зоны сварки, образуя защитный слой над свариваемыми заготовками. Поэтому металл шва получается более чистым.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркой сопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все выступы и неровности стыка, а окислы и загрязнения сгорают и удаляются вместе с металлом, поэтому не требуется особой подготовки места соединения. Можно сваривать заготовки с сечением сложной формы, заготовки с различными сечениями, а также разнородные металлы. К недостаткам этой сварки относится увеличенный расход металла на оплавление. В автомобильной промышленности она используется, например, при изготовлении обода колес автомобиля "Жигули".

При стыковой сварке сопротивлением нагрев металла осуществляется без оплавления соединяемых торцов, поэтому требуется предварительная тщательная подгонка торцов свариваемых заготовок. Плоскость обработанного торца должна быть перпендикулярна оси заготовки. Подготовленные таким образом заготовки зажимаются в электродах "губках" стыковой машины, сближаются до соприкосновения, сжимаются под давлением нагрева РН обеспечивающим контакт свариваемых поверхностей. При отсутствии зазора включается сварочный трансформатор. Ток I, протекающий по замкнутой цепи, разогревает металл заготовок. Наибольшее тепло выделяется в местах соприкосновения деталей и прилегающих к нему областях. Нагревание места сварки до температуры (0,8-0,9) Т_пл происходит теплотой, которая выделяется в местах сопротивления свариваемых деталей. После нагревания сварочного стыка до пластического состояния ток включается и производится осадка (сжимание) деталей, которые пластически деформируются, и в местах их соприкосновения образуется сварное соединение.