Какому закону подчиняется выделение тепла в деталях при контактной сварке
Обновлено: 06.05.2024
Вы здесь: ГлавнаяMain Menu
Контактная сварка - Технология контактной сварки
ТЕХНОЛОГИЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ К СВАРКЕ
Все способы контактной сварки основаны на местном нагреве заготовок теплом, выделяющимся при прохождении через них электрического тока. Заготовки свариваются в месте их соприкосновения чаще всего без введения дополнительного металла и применения флюсов. Чтобы получить хорошее качество с участков заготовок в местах соединения, перед сваркой необходимо удалить окислы, масло и другие загрязнения. При выборе способа очистки следует учитывать габариты изделий, характер загрязнений, толщину стенок, характер производства и материал заготовок. Окалина и ржавчина с мелких деталей удаляются в барабанах о кварцевым песком и просушенными древесными опилками. Продолжительность очистки устанавливают исходя из характера загрязнений, конфигурации заготовок и их веса. Скорость вращения барабана может быть выбрана по табл. 94, Таблица для выбора скорости вращения очистительного барабана Диаметр барабана в мм. Число оборотов в мин. Диаметр барабана в мм
Очистка в барабане рекомендуется при стыковой сварке цепей, инструмента, заготовок, полученных горячей штамповкой, а также при точечной и рельефной сварке. Заготовки, имеющие большие габариты, следует зачищать в месте сварки и подвода тока наждачным кругом. При значительном весе заготовок и сложной конфигурации наждачный круг лучше крепить на гибком валике. При небольшом загрязнении наждачный круг можно заменить металлической щеткой. Более универсальный и производительный способ очистки - химическая очистка как всей поверхности, так и отдельных участков заготовок. Очистка стальных деталей осуществляется травлением в 5-20%-ном растворе серной кислоты в воде с добавлением специальной присадки и последующей нейтрализацией в 1-2% растворе извести. Травильный раствор подогревается до 50-60°. После нейтрализации заготовки просушиваются, очищаются металлической щеткой от извести и сразу поступают на сварку. Способ химической очистки рекомендуется применять при шовной сварке стальных листов, полученных горячей прокаткой и покрытых слоем окалины. При контактной сварке полированной стали заготовки необходимо обезжиривать в известковой воде, подогретой до 70- 80°. После обезжиривания заготовки просушиваются, очищаются металлическими щетками от извести и направляются на сварку. При контактной сварке медных сплавов очистка также необходима. Для удаления с поверхности заготовок жиров рекомендуется поверхность протирать бензином или промывать подогретым до 70-80° раствором следующего состава (в %). После обезжиривания детали промываются в чистой воде и тщательно просушиваются. Удаление окисной пленки рекомендуется производить металлической щеткой или наждачной бумагой, а также травлением. Операция очистки необходима, так как наряду с обеспечением стабильного качества сварки значительно снижается износ электродных частей контактных машин.
Основные положения и виды сварки
Контактной называют сварку с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Количество теплоты может быть определено по формуле Q = I2Rt Дж (Q = 0,2412Rt кал), где / - величина тока, A; R - сопротивление участка цепи в месте контакта деталей, Ом; t - продолжительность действия тока, с. Из формулы видно, что количество теплоты зависит от величины тока в сварочной цепи. Поэтому для быстрого нагрева свариваемых кромок применяют большие токи, достигающие нескольких десятков тысяч ампер. Так как электрическое сопротивление прохождению тока в месте контакта свариваемых деталей велико, то на этом очень малом участке выделяется большое количество теплоты, которое вызывает быстрый нагрев металла. С повышением температуры металла в зоне контакта его сопротивление возрастает, следовательно, еще более возрастает количество ежесекундно выделяющейся теплоты и ускоряется процесс нагрева металла. Таким образом, применение больших сварочных токов позволяет осуществить быстрый нагрев металла и выполнить сварку за десятые и даже сотые доли секунды. По основным параметрам контактной сварки - величине тока и времени действия тока - различают два режима процесса сварки: жесткий и мягкий. Жесткий режим характеризуется применением больших токов и малым временем процесса сварки. Такой режим применяется для сталей, чувствительных к нагреву и склонных к образованию закалочных структур, а также при сварке легкоплавких цветных металлов и их сплавов. Мягкий режим характеризуется относительно большой продолжительностью процесса и постепенным, нагревом свариваемого металла. Таким режимом пользуются при сварке углеродистых сталей, обладающих низкой чувствительностью к тепловому воздействию. Контактную сварку выполняют на специальных машинах, состоящих из двух основных частей: электрической и механической. Электрическая часть машины состоит из сварочного трансформатора, прерывателя сварочного тока, регулятора (или переключателя) тока первичной цепи трансформатора и токоподводящих устройств. Механическая часть состоит из механизмов и узлов, создающих необходимое давление для сжатия свариваемых деталей. Трансформаторы для контактной сварки применяются понижающие однофазные с первичным напряжением 220 или 380 В и вторичным напряжением 1. 16 В. Первичная многовитковая обмотка разделена на секции, что позволяет с помощью регулятора (или переключателя) изменять величину напряжения во вторичной обмотке трансформатора. Вторичная обмотка машин малой мощности состоит из отдельных гибких полос меди, охлаждаемых воздухом. У машин большей мощности вторичная обмотка изготовлена из пустотелых медных витков, охлаждаемых проточной водой. Контактная сварка является высокопроизводительным процессом и легко поддается механизации и автоматизации. Эти качества способствуют широкому применению контактной сварки в строительстве и промышленности. Основными видами контактной сварки являются стыковая, точечная и шовная. Стыковая сварка Стыковая сварка - сварка, при которой соединение свариваемых частей происходит по всей площади стыкуемых поверхностей. Принципиальная схема стыковой сварки представлена на рис. 82. (1 - электроды-зажимы, 2 - свариваемые детали, 3 - трансформатор.) Сварка может быть выполнена тремя способами: сопротивлением, непрерывным оплавлением и прерывистым оплавлением. При сварке сопротивлением чисто обработанные поверхности двуя деталей приводят в плотное соприкосновение и включают сварочный ток. После нагрева поверхностей до пластического состояния производят осадку на необходимую величину и одновременно выключают ток. Такой способ применяют при сварке деталей из низкоуглеродисты сталей, имеющих круглое или прямоугольное сечение площадью до 1000 м2. Сварка легированных сталей допустима при площади сечения, не превышающей 20 мм2. Цветные металлы и их сплавы хорошо свариваются сваркой сопротивлением. Этим способом можно сваривать и разнородные металлы (сталь с медью, латунь с медью, различные сорта сталей). Сварка сопротивлением требует точной подготовки, высокой чистоты свариваемых поверхностей и четкого контроля температуры нагрева. Не исключено попадание окислов между плоскостями контакта, что снижает качество сварки. Поэтому сварка сопротивлением не получила большого распространения и применяется редко при неответственных сварных соединениях.
Какому закону подчиняется выделение тепла в деталях при контактной сварке
Процессы контактной сварки основаны на нагреве заготовок электрическим током, проходящим непосредственно через них. Выделение тепла в этих случаях происходит по закону Ленца-Джоуля и может быть выражено следующим уравнением: Q=0,24/2 Rt, где Q- количество тепла, выделившегося в заготовках, в кал; / - сила тока в а; R - общее сопротивление нагреваемых участков заготовок в ом; t-время прохождения тока в сек.; 0,24 - коэффициент пропорциональности. По характеру нагрева процессам контактной сварки близок контактный электронагрев заготовок перед высадкой, гибкой и другими кузнечными операциями. Нагрев заготовок путем пропускания через них электрического тока требует меньше энергии, чем нагрев в пламенных и электрических печах или в горне. Кроме того, с применением контактного электронагрева значительно улучшаются условия труда, что имеет большое значение в условиях нашего социалистического производства. Важным является также то обстоятельство, что контактный электронагрев может быть осуществлен за короткий промежуток времени, т. е. почти без образования окалины.
Способы контактной сварки
Электрическая контактная сварка разделяется на ряд способов, отличающихся друг от друга формой соединения заготовок. Основными способами контактной сварки являются: 1) стыковая сварка; 2) точечная; 3) рельефная; 4) шовная или роликовая; 5) сварка по способу А. М, Игнатьева, Из специализированных способов контактной сварки следует отметить шовностыковую сварку. При стыковой сварке заготовки соединяются между собой по всей площади соприкосновения. При точечной сварке заготовки соединяются между собой лишь в отдельных местах. Форма этих мест, именуемых при точечной сварке точками, обычно соответствует, форме контактной Схема процесса стыковой сварки: 1- гидравлический насос; 2- предохранительный клапан, 3 - золотник: 4 - обратный клапан; б - гидравлические цилиндры подачи; б - бак для масла; 7 рычаг управления; 8 - зажимы; 9 - клеммная панель; 10- сварочный трансформатор; //-контактор; / 2 - переключатель ступеней; 13 - понижающий трансформатор; 14 - вспомогательный контактор; 15 - кнопка включения; 16 - концевой выключатель; 17 - свариваемые заготовки. поверхности электродов, между которыми в процессе сварки устанавливаются заготовки. При рельефной сварке заготовки соединяются лишь на участках, где в процессе их изготовления были выштампованы выступы-рельефы. При шовной или роликовой сварке заготовки соединяются между собой обычно сплошным швом, При сварке по способу А. М. Игнатьева заготовки соединяются между собой по всей площади соприкосновения. Особенностью этого способа является то, что давление прикладывается к заготовкам перпендикулярно прохождению тока. Шовностыковая сварка применяется в случае изготовления сварных труб и представляет собой соединения кромок сформованной трубы, в стык. При шовностыковой сварке подача тока для нагрева кромок трубы и обжатие их осуществляется вращающимися роликами. Наряду с различными способами контактной сварки в промышленности находит применение контактный электронагрев, сходный по устройству оборудования и по осуществлению самого нагрева с теми или иными способами контактной сварки.
Стыковая сварка
Стыковая сварка характеризуется тем, что заготовки, закрепленные в зажимах машины, нагреваются электрическим током, а затем, сдавливаются путем перемещения подвижного зажима. Фиг. 115. Примеры применения стыковой сварки: тяга самолета; б сварной стык рельсов; в - обод колеса; е--рама, сваренная в стык одновременно в четырех углах. Схема процесса стыковой сварки приведена на фиг. 114. Нагрев свариваемых заготовок может быть осуществлен одним из следующих методов: 1) сопротивлением; 2) непрерывным оплавлением; 3) оплавлением с предварительным подогревом сопротивлением; 4) оплавлением с предварительным подогревом прерывистым оплавлением. У машин для стыковой сварки подача подвижного зажима осуществляется пружиной, рычажным устройством, винтом со штурвалом, электродвигателем с винтом или эксцентриком, гид-Процесс точечной сварки может быть разделен на следующие периоды: 1) сжатие свариваемых заготовок; 2) пропускание электрического тока через заготовки; 3) выключение Тока; 4) снятие давления. Точечная сварка применяется при изготовлении самых разнообразных металлических конструкций как из стали, так и из цветных металлов. Точечная сварка благодаря высокой экономичности и производительности широко применяется в производстве, вытесняя клепку, а также малопроизводительные способы сварки. Области применения точечной сварки приведены в табл. 76. На фиг,. 117 даны примеры применения точечной сварки.
Рельефная сварка
Рельефная сварка отличается от точечной тем, что на свариваемых заготовках в месте их соединения заранее подготовляются выступы (рельефы). Сам же процесс рельефной сварки может быть разделен на периоды, одинаковые с периодами точечной сварки. Приведена схема процесса рельефной сварки, из которой видно, что заготовки свариваются сразу в несколько полос может быть использовано для нагрева заготовок перед прокаткой.
Контактный электронагрев
При контактном электронагреве нагреваемой деталью замыкается вторичная цепь трансформатора, или сама деталь служит вторичным витком. Первый способ электронагрева применяется для нагрева заклепок перед клепкой, заготовок костылей, болтов, клапанов и других деталей перед высадкой, а также заготовок перед гибкой, резкой, прокаткой, обжимкой. Схема электронагрева заготовок с замкнутым контуром: 1 - нагреваемая заготовка; 2 Ц неподвижная часть магнито про вода трансформатора; 3- подвижная часть магнитопровода. Второй способ электронагрева применяется для выполнения тугой посадки цилиндрических деталей: бандажей, венцов шестерен и других деталей, представляющих собой замкнутый контур. Большим преимуществом контактного электронагрева для операций ковки, штамповки, высадки и гибки является то, что он может быть осуществлен почти на любом участке механических цехов. Последнее освобождает производство от необходимости транспортировать детали на значительные расстояния в специальные термические цехи. Наряду с этим при контактном электронагреве ускоряется процесс производства, снижается брак по трещинам. Коэффициент полезного действия установок для контактного электронагрева значительно выше, чем других нагревательных устройств.
Сопротивление контактов
При электрической контактной сварке сопротивления контактов имеются: а) в месте соединения свариваемых заготовок; б) в местах соприкосновения заготовок с токоподводящими частями машины; в) в местах соединения отдельных участков сварочных цепей машин. Сопротивление контактов зависит от материала контактируемых поверхностей, их подготовки (главным образом очистки), давления между ними и температуры в месте контакта. Вид материала существенно влияет на контактное сопротивление. Как правило, материалы с высокой электропроводностью (серебро, медь, олово) имеют меньшее контактное сопротивление. Подготовка поверхности контактов также существенно влияет на их сопротивление. Хорошо обработанные контактные поверхности имеют незначительное контактное сопротивление. Это сопротивление увеличивается с ухудшением чистоты обработки поверхности и особенно резко возрастает при окислении их. Давление также влияет на контактное сопротивление. С увеличением давления увеличивается площадь соприкосновения между контактируемыми поверхностями, что уменьшает контактное сопротивление. Наряду с этим, с увеличением давления уменьшается возможность окисления контактируемых поверхностей. При контактной сварке необходимо получить сосредоточенный нагрев в месте соединения свариваемых заготовок и одновременно желательно, чтобы в местах соприкосновения заготовок с зажимами и в соединениях сварочной цепи машины потери на нагрев были минимальные. Это достигается хорошей подготовкой поверхностей заготовок в месте их соприкосновения с токоподводящими устройствами и периодической ревизией контактов сварочной цепи. Схема расположения контактов в сварочной цепи машины для стыковой сварки: На фиг. 125 дана схема расположения контактов сварочной цепи машины для стыковой сварки. В табл. 78 даны значения контактного сопротивления для пластинок толщиной 3 мм. По шлифование . Очистка на наждачном круге . . Обработка напильником . Травление в кислоте . . Обработка резцом Ржавление после очистки Поверхность с окалиной Поверхность с окалиной и ржавчиной 0,00011 0,00016 0,00028 0,0003 0,0012 0,5 данным таблицы видно, что поверхность сильно загрязненная имеет контактное сопротивление в несколько тысяч раз больше, чем хорошо очищенная поверхность.
Сопротивление изделия
Сопротивление изделий при контактной сварке зависит от материала этих изделий и температуры нагрева их. Сопротивление может быть определено исходя из следующих условий: а) расстояния между токоподводящими поверхностями; б) сечения в месте сварки; в) температуры нагрева. Сопротивление изделия или его участка, включенного в электрическую цепь контактной машины, определяется по уравнению: D 1 где R - сопротивление изделия (или участка) в ом; Р - удельное сопротивление в омсм (табл. 79); L - длина изделия (или участка) в см; F - площадь сечения в см2. В табл. 79 даны значения удельного сопротивления различных металлов. Удельное сопротивление металла оказывает существенное влияние на нагрев при контактной сварке. С уменьшением удельного сопротивления требуется больший ток, а следовательно, и более мощная машина. На удельное сопротивление в основном влияет состав металла и температура его нагрева. При нагреве чистых металлов удельное сопротивление возрастает и может быть определено по уравнению: температура металла. Таблица 79 Удельное сопротивление различных металлов по порядку.
В каком ГОСТе указаны термины и определения основных понятий в сварке?
В каком случае рекомендуется производить сварку с малой скоростью
В каком случае рекомендуются производить сварку на жестких режимах:
В чем разница полей температур при сварке металлов с одинаковой теплоемкостью, но разной теплопроводностью?
В чем сущность раскисления осаждением?
Внешними признаками горячих трещин являются:
Внешними признаками холодных трещин являются
Вторым фронтом затвердевания называется
Главным механизмом переноса теплоты в сварочной ванне являются:
Гладкий механизм роста кристаллитов в сварочной ванне имеет место
Дайте определение эффективному интервалу кристаллизации
Для направленного затвердевания наиболее характерно
Для сварки каких металлов применяют фторидные флюсы?
За счет какой энергии формируется сварное соединение при сварке давлением?
Из каких компонентов состоят алюмосиликатные сварочные шлаки?
Из-за чего объем присадочного металла при термитной сварке выбирают в 2…3 раза большим, чем это необходимо для заполнения разделки?
К основным параметрам режима ручной дуговой сварки относятся
Как называется процесс взаимодействия металлов с кислородом при сварке?
Как влияет скорость сварки при постоянной мощности на поле температур при сварке массивных тел?
Как влияет скорость сварки при постоянной мощности на поле температур при сварке пластин?
Как влияет теплоемкость (сr) на поле температур при сварке массивных тел?
Как влияет теплопроводность металлов на поле температур при сварке?
Как влияет увеличение силы тока при дуговой сварке плавящимися электродами на вероятность образования пор?
Как зависит теплопроводность, железа, меди и алюминия от повышения температуры
Как называется стадия распространения тепла при сварке ,когда температура нарастает?
Как называется устройство для получения сжатой дуги?
Как определить коэффициент температуроотдачи «b» в расчетах температур при действии линейного мгновенного неподвижного источника тепла в пластине
Как определить коэффициент температуроотдачи «b» в расчетах температур при действии плоского мгновенного неподвижного источника тепла в бесконечном стержне?
Как получают керамические флюсы?
Как получают неразъемные соединения при сварке?
Как предупредить водородную пористость при сварке?
Как приближённо можно определить долю наплавленного металла в сварном шве?
Как приближённо можно определить долю основного металла в сварном шве?
Как различаются между собой термические циклы точек, расположенных на различных расстояниях от оси движения источника теплоты?
Как сохранить легирующий элемент при сварке от выгорания?
Какая характеристика кристаллизующегося металла определяет степень вероятности образования горячих трещин, при прочих равных условиях ?
Какие вяжущие компоненты входят в состав электродных покрытий?
Какие газообразующие компоненты входят в состав электродных покрытий?
Какие группы признаков положены в основу классификации способов сварки в соответствии с ГОСТ 19521-74?
Какие защитные газы применяются при сварке в защитных газах
Какие из перечисленных способов сварки относятся к дуговым?
Какие из перечисленных способов сварки относятся к механическому классу?
Какие из перечисленных способов сварки относятся к термическому классу?
Какие из перечисленных способов сварки относятся к термомеханическому классу?
Какие ионизирующие компоненты входят в состав электродных покрытий?
Какие металлы применяются для раскисления сварочной ванны при сварке в CO2?
Какие оксиды образуются в системе алюминий-кислород?
Какие оксиды образуются в системе железо-кислород?
Какие оксиды образуются в системе медь-кислород?
Какие различают типы затвердевания металла шва?
Какие раскислители применяют для раскисления стали осаждением?
Какие раскисляющие комп
Какое тепловыделение в сварочном источнике представляется идеальным в отношении затрат теплоты?
Какой вид химической неоднородности наблюдаемый в сварных соединениях называется сегрегацией?
Какой из оксидов, оксид меди или оксид алюминия, обладает более высокой термодинамической устойчивостью?
Какой из перечисленных металлов: алюминий, железо, медь, никель обладает наиболее высокой склонностью к образованию водородной пористости?
Какому закону подчиняется выделение тепла в деталях при контактной сварке?
Кристаллизация – это переход системы из
На какие группы по составу и назначению делятся плавленые сварочные флюсы?
На какие группы по способу производства делятся сварочные флюсы?
На какие два способа делится контактная стыковая сварка?
На какие две группы можно разделить все способы сварки?
Назовите способ сварки, основанный на использовании механической энергии активации при твердом состоянии вещества:
Назовите способ сварки, основанный на использовании тепловой энергии активации при газообразном состоянии вещества
Назовите способ сварки, основанный на использовании термомеханической энергии активации при твердом состоянии вещества:
Назовите способ сварки, основанный на преобразовании механической энергии в тепловую в самом соединении
Назовите способ сварки, основанный на преобразовании электрической энергии в тепловую в самом соединении
Назовите способ сварки, основанный на преобразовании электрической энергии в тепловую вблизи соединения
Наиболее характерным для нормального затвердевания является:
Непрерывно действующие источники тепла могут быть (выберите наиболее точный ответ):
Основным преимуществом способа электрошлаковой сварки является
От чего зависит температура предельного состояния при действии неподвижного точечного непрерывного источника тепла в бесконечном теле (при заданной тепловой мощности и заданном сплаве)
Первичной структурой металла называют:
Первый фронт кристаллизации образуют
По содержанию какого газа в металле шва можно определить качество его защиты от воздушной атмосферы
Пользуясь принципом наложения элементарных решений можно представить непрерывно действующий источник тепла как
Почему в формулах для определения тепловых потоков нужно всегда брать градиент температур со знаком минус (-dT/ds)?
Почему для сварочных дуг с металлическим электродом защитные среды в большинстве случаев являются активными:
Почему производительность расплавления электродной проволоки при механизированной сварке возрастает в несколько раз
Почему расчетные схемы позволяют оценить размеры сварочной ванны только приближенно(выберите наиболее полный ответ)?
При электродуговой сварке с увеличением силы тока увеличивается глубина проплавления металла, так как
При конвективном теплообмене:
При точечном непрерывном источнике на поверхности полубесконечного тела
При точечном непрерывном источнике на поверхности полубесконечного тела длина головной части и общая длина сварочной ванны
При точечном непрерывном источнике на поверхности полубесконечного тела длина хвостовой части сварочной ванны
"Процесс кристаллизации происходит с .
Процесс кристаллизации чистых металлов при сварке происходит …
Раскислители при сварке в CO2 входят в состав
Распределение температуры по оси шва позади движущегося по поверхности полубесконечного тела точечного источника следующее
Читайте также: