Сварка давлением

К сварке давлением относятся разные методы сварки, при которых соединяемые детали сжимаются механическим усилием, за счет чего достигаются сплошность и крепкость соединения.

В подавляющем большинстве случаев сварка давлением осуществляется с обогревом свариваемых деталей тем либо другим методом и только в отдельных особых случаях сварка достигается без нагрева (к примеру, прохладная сварка, сварка взрывом). Из всех методов сварки давлением наибольшее распространение получила электронная контактная сварка.

Контактной сваркой либо сваркой сопротивлением именуется метод электронной сварки, при котором нагрев осуществляется за счет преимущественного выделения теплоты в местах соприкосновения свариваемых деталей при протекании через их электронного тока (рис. 1).

Рис. 1. Главные разновидности контактной сварки: а — стыковая, 6 — точечная, в — роликовая, I — направление сварочного тока.

Для контактной сварки свойственна местная концентрация термический мощности и, как следует, высочайшей температуры в области стыка свариваемых деталей, что обусловливается значимым сопротивлением контакта стыка в сопоставлении с сопротивлением самих деталей. Тут контактная сварка является очень экономным и целесообразным видом сварки.

Контактная сварка может осуществляться как на неизменном, так и на переменном токе, но на практике применяется практически только переменный ток, потому что нужные для сварки токи порядка тыщ и даже 10-ов тыщ ампер при напряжениях в несколько вольт могут быть более просто получены с помощью трансформаторов, особые источники неизменного тока для этой цели могли быть очень дороги, сложны в изготовлении и наименее надежны в эксплуатации.

Стыковая сварка

При стыковой сварке торцы соединяемых деталей приводятся в соприкосновение, после этого повдоль деталей пропускается значимый ток, разогревающий место стыка до нужной для сварки температуры. Потом продольным сжимающим усилием достигается конкретная сплошность соединения.

Различают две разновидности стыковой сварки: сварку без оплавления (сварку сопротивлением) и сварку с оплавлением.

При сварке сопротивлением детали с обработанными торцами приводятся в соприкосновение и сжимаются значимым усилием, потом через детали пропускается ток и за счет контактного сопротивления в месте стыка появляется концентрированное выделение теплоты.

После заслуги в зоне стыка нужной для сварки температуры под воздействием сжимающего усилия осуществляется пластическая сварка соединяемых деталей. По окончании цикла сварки ток выключают, а потом снимают сжимающее усилие.

Сварка сопротивлением обычно делается при плотности тока 5 — 10 кА и удельной мощности 10 — 15 кВА на 1 см2 поперечного сечения свариваемых деталей. Эта разновидность сварки, обычно, применяется для соединения деталей маленького поперечного сечения (примерно до 300 мм2).

При стыковой сварке с оплавлением нагрев деталей проводят в три либо две поочередные стадии — подготовительный обогрев, оплавление и окончательная осадка либо исключительно в две последние стадии.

В исходный момент сварки осуществляется контакт свариваемых деталей усилием сжатия 5 — 20 МПа. После чего включают ток, который разогревает места стыка до 600 — 800 °С (для стали), так же, как при стыковой сварке без оплавления. Потом сжимающее усилие понижают до 2 — 5 МПа, вследствие чего возрастает сопротивление контакта и соответственно понижается сварочный ток.

При ослаблении сжатия миниатюризируется действительная площадь касания торцов деталей, ток устремляется в ограниченное число точек соприкосновения и нагревает их до температуры плавления, а при предстоящем нагревании в этих критериях в отдельных точках происходит перегрев металла до температуры парообразования.

Под воздействием лишнего давления пары металла вырываются из зоны сварочного контакта наружу и теснят в воздух частички водянистого металла в виде веера искр, а часть расплавленного металла стекает каплями вниз. За разрушенными выступами соприкасаются меж собой очередные выступы контакта, создавая новые пути для сварочного тока с повторением обозначенного эффекта.

Таковой процесс поочередного оплавления концов деталей по простым выступам длится до того времени, пока торцы свариваемых деталей не покроются сплошной пленкой полужидкого металла, после этого относительно маленьким усилием осадки создается железная сплошность свариваемого стыка. При всем этом лишнее количество расплавленного металла выдавливается из контакта в виде грата (венчика).

Нагрев выступающих концов свариваемых деталей осуществляется приемущественно теплопроводимостью от сварочного контакта, где температура имеет наибольшее значение. Нагрев деталей меж стыком и токоподводящими электродами за счет протекающего тока в процессе оплавления очень незначителен.

Регулирование количества подводимой энергии при данном сопротивлении контакта, определяемом критериями сварочного процесса, может осуществляться или конфигурацией сварочного тока, или конфигурацией длительности протекания тока.

Принцип деяния машины для стыковой сварки иллюстрирует рис. 2.

Рис. 2. Схема машины для стыковой сварки: 1 — станина, 2 — направляющие, 3 — недвижная плита, 4 — подвижная плита, 5 — подающее устройство, 6 — зажимное устройство, 7 — упоры, 8 — трансформатор, 9 — гибкий токоподвод, Рзаж — усилие зажима изделий, Рос — усилие осадки изделий.

Машины для стыковой сварки классифицируются последующим образом.

1. По методу сварки — для сварки сопротивлением и оплавлением (непрерывным оплавлением нли оплавлением с обогревом).

2. По предназначению — универсальные и спец.

3. По устройству механизма подачи — с пружинным, рычажным, винтообразным (от руля), пневматическим, гидравлическим либо электромеханическим приводом.

4. По устройству зажимов — с эксцентриковыми, рычажными и винтообразными зажимами, при этом рычажные и винтообразные зажимы могут производиться или ручными, или механизированными с пневматическим, гидравлическим либо электромеханическим приводом.

5. По методу монтажа и установки — стационарные и переносные.

Точечная сварка

При точечной сварке соединяемые детали обычно размещаются меж 2-мя электродами, закрепленными в особых электрододержателях. Под действием нажимного механизма электроды плотно сжимают свариваемые детали, после этого врубается ток.

За счет прохождения тока свариваемые детали стремительно греются до температуры сварки, при этом наибольшее выделение теплоты имеет место на соединяемых поверхностях, где температура может превосходить температуру плавления свариваемых деталей.

На рис. 3 показано рассредотачивание температур по сечению свариваемых деталей, свойственное для конечной стадии сварки стали.

Рис. 3. Температурное поле в конечной стадии точечной сварки

Более высочайшая температура имеет место в центральной заштрихованной части сварной точки — ядре. Поверхность соприкосновения свариваемой детали с электродом (обычно водоохлаждаемым) греется до сравнимо низкой температуры, но при наличии водянистого либо полужидкого ядра и прилегающего к ядру пластичного металла усилие прижима электродов вызывают вмятины на поверхности свариваемых деталей.

Температура в ядре сварной точки обычно несколько превосходит температуру плавления металла. Поперечник расплавленного ядра определяет поперечник сварной точки, обычно равный поперечнику контактной поверхности электрода.

Время сварки одной точки находится в зависимости от толщины и физических параметров материала свариваемых деталей, мощности сварочной машины и сжимающего усилия. Это время колеблется от тысячных толикой секунды (для очень тонких листов из цветных металлов) до нескольких секунд (для толстых железных деталей). Для грубой оценки время сварки одной точки малоуглеродистой стали можно принять равным 1 с на 1 мм толщины свариваемого листа. Скорость нагрева металла до температуры сварки значительно находится в зависимости от интенсивности выделения теплоты.

Роликовая сварка

При всем этом виде сварки соединение деталей непрерывным либо прерывающимся швом осуществляется за счет пропускания через свариваемые детали тока, подводимого средством крутящихся роликов (рис. 4).

Рис. 4. Принцип роликовой сварки: 1 — сварочный трансформатор, 2 — роликовые электроды, 3 — привод вращения роликов, 4 — свариваемые детали

По нраву процесса роликовая сварка подобна точечной. Роликовую сварку нередко именуют шовной, что, строго говоря, некорректно, потому что понятие шовной сварки может быть всераспространено фактически на все виды сварки.

Машины для роликовой сварки обычно снабжены 2-мя токоподводящими роликами, из которых один производится приводным, а другой крутится за счет трения при передвижении свариваемых деталей.

Роликовую сварку в большинстве случаев используют для соединения тонкостенных деталей, к примеру при изготовлении топливных баков и бочек для транспортировки разных материалов.

Различают три режима роликовой сварки.

1. Непрерывное движение свариваемых деталей относительно роликов с непрерывной подачей тока. Этот способ используется при сварке деталей суммарной шириной менее 1,5 мм, потому что при огромных толщинах выходящий из под роликов стык, будучи в пластическом состоянии, может нарушиться за счет расслоения. Кроме того, при непрерывной подаче тока имеет место существенное коробление свариваемых деталей.

2. Непрерывное движение свариваемых деталей относительно роликов с прерывающейся подачей тока. Этим более всераспространенным способом получают швы с маленьким короблением изделий при наименьшем расходе электроэнергии.

3. Прерывающееся движение свариваемых деталей относительно роликов с прерывающейся подачей тока (шаговая сварка).

Роликовая сварка очень эффективна при изготовлении тонкостенных сосудов, при производстве сварных железных труб и ряда других изделий.

Основными элементами роликовых машин являются станина, верхняя и нижняя консоли с роликовыми электродами, механизм сжатия, привод вращения ролика и сварочный трансформатор с гибким токоподводом

Трансформаторы роликовых машин работают в напряженном режиме с ПР = 50 — 60%, что вызывает необходимость усиленного остывания их обмоток.

Машины роликовой сварки делятся: по нраву монтажа — на стационарные и передвижные, по предназначению — на универсальные и спец, по расположению роликов относительно фронта машины — для поперечной сварки, для продольной сварки и универсальные с возможностью перестановки роликов, о расположению роликов относительно изделия — с двухсторонним и однобоким расположением, по методу вращения роликов — с приводом на один ролик, с приводом на оба ролика, с одним верхним роликом, перемещающимся по недвижной консоли, и с одним роликом и перемещающейся нижней оправкой, по устройству механизма сжатия — на рычажно-пружинные, с приводом от электродвигателя, пневматические и гидравлические, по количеству роликов — на однороликовые, двухроликовые и многороликовые.

Мощность более всераспространенных роликовых машин обычно составляет 100 — 200 кВА. Аналогично точечной роликовая сварка тонких деталей может производиться импульсами тока разрядки конденсаторов, зачем выпускаются разные типы роликовых машин.