Стыковая контактная сварка

Методические указания к

Лабораторной работе № 7

 

Контактная сварка

 

 

по дисциплине

 

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Направление подготовки:

Специальность:

Форма обучения очная

 

 

Тула 2017 г.

 

Методические указания к лабораторным работам составлены ассистентом  Е.А. Страховой и обсуждены на заседании кафедры СЛиТКМполитехнического института

Протокол № 1  от «29» августа 2016 г.

Зав. кафедрой ______________________А.А. Протопопов

 

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры СЛиТКМ политехнического института,

протокол №___ от « » ________________ 20___ г.

Зав. кафедрой ______________________А.А. Протопопов

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Ознакомление с технологией стыковой, точечной и шовной контактной сварки.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Контактная сварка ‑ это сварка с применением давления и теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые элементы детали или изделия.

Физическая сущность процесса контактной сварки

По виду энергии, используемой для образования сварного соединения, контактная сварка относится к термомеханическому классу.

Для осуществления контактной сварки необходимы два вида энергии: теплота и давление.

Теплота в процессе контактной сварки

Количество теплоты, необходимое для осуществления контактной сварки, определяют по закону Джоуля-Ленца:

Q = I ² Rt,

где Q - количество теплоты, Дж; I - сила сварочного тока, А; R - полное сопротивление участка сварочной цепи, в котором происходит выделение теплоты, Ом; t - время прохождения электрического тока (время нагрева), с.

Полное сопротивление сварочной цепи:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃,

где R ₁ - сопротивление контакта между свариваемыми элементами, Ом;

R ₂ - сопротивление материала свариваемых элементов на участке прохождения электрического тока, Ом;

R ₃ - сопротивление контакта между токоподводящими электродами и свариваемыми элементами, Ом.

Основными источниками теплоты являются сопротивления R ₁ и R ₂. Теплота, выделяемая сопротивлением R ₃, в значительной степени отводится токоподводящими электродами.

Однако сумма сопротивлений R ₁ и R ₂весьма незначительна и обычно не превышает 0,005…0,1 Ом. Во избежание тепловых потерь время прохождения тока назначают небольшим: секунды и доли секунд, а сварочный ток используют весьма большой силы: 1...500 кА.

Второй путь интенсификации процесса нагрева, которым часто пользуются на практике, заключается в искусственном поддержании неплотного контакта между свариваемыми элементами. Контактное сопротивление R ₁ достигает больших значений, что приводит к ускоренному выделению большого количества теплотыв месте контакта соединяемых элементов.

Температура в зоне контакта свариваемых элементов друг с другом достигает больших значений, при которых происходит плавление и даже кипение свариваемого металла. Металлоколошовной зоны разогревается за счёт теплопроводности.

Давление в процессе контактной сварки

Помимо теплоты в процессе контактной сварки необходимо создать соответствующее давление для того, чтобы возникли межатомные силы сцепления при сближении свариваемых элементов.

Величина давления зависит от пластическихсвойств материала,способа соединения и размеров свариваемых элементов.

Удельное давление при контактной сварке составляет1...100 МПа, или 1...100 МН/м².

Виды контактной сварки

При контактной сварке соединяемые элементы детали или изделия собирают встык или внахлёстку и с помощью специальных электродов подводят к ним электрический ток.

Способ сборки соединяемых элементов перед сваркой зависит от их конструктивных особенностей и предопределяет вид  контактной сварки.

Основными видами контактной сварки являются:

- стыковая;

- точечная;

- шовная.

Стыковая контактная сварка

Стыковая контактная сварка - это сварка, при которой соединение свариваемых элементов детали происходит по всей поверхности стыкуемых торцов (рис. 1).

 

Рис. 1. Схема стыковой контактной сварки

 

При стыковой контактной сварке элементы свариваемой детали собирают встык и закрепляют в специальных зажимах сварочной машины. Один из зажимов неподвижен, второй  подвижен и осуществляет сжатие элементов детали после их нагрева до пластического состояния (осуществляет осадку).

Электрический ток от сварочного трансформатора подаётся к зажимам машины, а от них ‑ к свариваемым элементам. При прохождении электрического тока через свариваемые элементы детали или изделия они разогреваются.

Методом стыковой контактной сварки можно сваривать прутки сплошного сечения, полосы, ленты, рельсы, балки, трубы толсто- и тонкостенные (рис. 2).

Рис. 2. Виды свариваемых сечений при стыковой контактной сварке

Для обеспечения равномерного нагрева торцы свариваемых элементов должны быть перпендикулярны усилию осадки; различие в диаметрах не должно превышать 15%, а в толщине - 10%.

Перед сваркой торцы свариваемых элементов зачищают до металлического блеска: удаляют окисные плёнки и всевозможные загрязнения.

При закреплении свариваемых элементов в зажимах сварочной машины необходимо правильно назначить установочную длину - величину выступающих из зажимов машины концов свариваемых элементов.

Установочная длина зависит от электропроводности и теплопроводности материала каждого свариваемого элемента, а также от способа сварки.