Лекции по контактной сварке

Обновлено: 17.05.2024

Контактная (или электроконтактная) сварка – один из распространенных типов сварки, чаще всего применяемый для скрепления тонких металлических листов или небольших однотипных деталей. При этом способе происходит кратковременный нагрев соединяемых поверхностей током высокого напряжения, и одновременное придавливание их друг к другу в зоне контакта, в результате чего образуется сварной шов. Благодаря своей простоте, высокой производительности и малым затратам на расходные материалы такой метод часто используется на производстве.

Принцип работы аппаратов контактной сварки

Сущность метода контактной сварки состоит в том, что скрепляемые поверхности одновременно нагреваются до пластичного состояния и подвергаются механической деформации. Поэтому основных блоков в сварочном аппарате два:

1. Механический, включающий в себя:

сами электроды (в машинах точечной сварки они выполняются в виде зажимных клещей, в машинах шовной сварки – в виде роликов);
привод сжатия;
привод вращения (для роликовых электродов);
привод зажатия и осадки (для стыковой сварки).

2. Электрический. Данный блок состоит из:

сварочного силового трансформатора;
регулятора выходного напряжения, который переключает число витков в первичной обмотке трансформатора;
вторичного контура, через который ток подводится к деталям;
прерывателя первичной цепи для включения и выключения тока;
регулятора цикла – устройства, задающего последовательность сварочных операций, их длительность, и регулирующего другие необходимые параметры.

Пневмогидравлический – содержит фильтры, устройства для смазки движущихся частей, систему, подводящую воздух к приводу сжатия (штуцера, воздушные клапаны, вентили) и систему регулировки давления;
Блок водяного охлаждения аппарата.

Принцип работы заключается в том, что область контактной сварки сжимается или прокатывается между двумя медными электродами, к которым подведен ток малого напряжения и большой силы. В некоторых аппаратах сила тока может достигать десятков тысяч ампер. Напряжение во вторичной обмотке низкое, и составляет менее 15 В. Сила сжатия между электродами варьируется от сотой доли ньютона до 100 килоньютонов.

Основными преимуществами этого метода являются:

быстрота – обработка одного точечного или стыкового соединения занимает доли секунды;
экономичность – не требуется кислород, защитный газ, присадка, почти не расходуются вода и воздух, медленно изнашиваются электроды;
простота – возможность получить прочный и надежный шов при малом числе контролируемых параметров, что под силу даже неопытным сварщикам;
безопасность – воздух не загрязняется вредным дымом, риск возгорания сведен к минимуму;
возможность легко автоматизировать процесс и поставить его на поток.

К недостаткам способа относят:

дорогостоящее оборудование;
необходимость применения тока большой силы (свыше 1000 А);
сложную технологию многоточечной сварки или сварки нескольких швов одновременно.

Кроме того, этот метод не всегда подходит для соединения поверхностей из разных металлов или сплавов, а также для металлов с малым переходным сопротивлением (таких, как медь).

Виды контактной сварки

Существует несколько видов контактной сварки – точечная, рельефная, шовная и стыковая, каждый из которых имеет свою область применения.

Точечная сварка

Точечная контактная сварка – наиболее популярный метод, который применяется как на производстве, так и в домашних условиях, для соединения небольших деталей или металлических листов толщиной менее 4-5 мм. При этом методе скрепляемые поверхности располагают немного внахлест, зажав их между двумя конусообразными медными электродами. Металл размягчается лишь непосредственно в месте соприкосновения с электродами, образуя сварную точку, диаметр которой составляет несколько миллиметров.

Точечная сварка бывает одно- и двусторонней, причем прочность соединения у одностороннего способа ниже, однако он дает возможность создавать сразу несколько сварных точек. По такому принципу работают многоточечные аппараты.

Есть два режима для обработки металла таким способом: мягкий и жесткий. Мягкий режим удобен для соединения изделий из закаленной стали. При нем через обрабатываемые детали пропускается электрический импульс относительно малой силы тока и большой продолжительности (от 0,5 секунды до нескольких секунд). Нагрев при этом более плавный, а мощность – ниже. Такой аппарат удобно использовать на дому.

При обработке в жестком режиме сила тока, как и сила сжатия сварочных клещей – больше, чем в предыдущем случае, длительность импульса составляет десятые или сотые доли секунд (в зависимости от толщины соединяемых поверхностей). Подобный режим чаще применяется на производстве, ввиду высокой производительности (затраты времени на обработку одной сварочной точки очень малы). С его помощью соединяют заготовки из сплавов с цветными металлами (медью, алюминием), из высоколегированной стали, а также металлические листы разной толщины.

Рельефная сварка

Рельефной контактной сваркой называют разновидность точечного метода, при которой на соединяемых деталях предварительно штампуют выступы, или рельефы. Форма рельефов может быть различной, и от нее зависит как размер, так и прочность сварочной точки.

Способ заключается в том, что детали зажимают между двумя плоскими электродами, на которые затем подают ток. Металл нагревается только в местах соприкосновения заготовок, а именно – на выступах. Так как рельефы можно подготовить заранее, это обеспечит высокую производительность: за короткое время будет обработано большое количество сварных точек.

Другое достоинство метода – долгий срок службы электродов, которые медленно изнашиваются благодаря своей форме, имеющей большую контактную поверхность. Основной недостаток – то, что для рельефной контактной сварки требуются аппараты большой мощности.

Шовная сварка

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска. В результате образуется шов, состоящий из множества отдельных сварных точек. Такой шов может быть как непрерывным, так и прерывистым. Все зависит от того, как именно подается ток на электроды – постоянно или короткими импульсами.

Шовная контактная сварка, называемая также роликовой – метод, при котором соединяемые металлические листы прокатываются между двумя электродами, имеющими форму диска

При непрерывной шовной сварке ролики быстро изнашиваются, так как подача тока на них идет без перерыва. Заготовки могут перегреваться в месте соединения. Если поверхности плохо зачищены, имеют неодинаковую толщину или изготовлены из разных сплавов, шов получится непрочным. Такой метод сварки используется только для изделий из малоуглеродистой стали, толщиной до миллиметра.

Отличие прерывистой шовной сварки от предыдущего способа в том, что на ролики подаются электрические импульсы, создающие отдельные сварные точки. Как и при непрерывной сварке, заготовки прокатываются плавно, давление в области шва – постоянно, что обеспечивает меньший износ электродов.

Для сплавов с алюминием применяют третий способ – пошаговую шовную сварку, которая сочетает импульсную подачу тока с прерывистым перемещением заготовок. Ток на электроды подается только тогда, когда они останавливаются.

Среди всех способов соединения заготовок именно роликовая сварка дает наиболее герметичный шов. Ввиду этого ее применяют для изготовления различных труб, резервуаров или баков.

Стыковая сварка

В отличие от точечной, стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами. Существуют две разновидности этого способа – сварка сопротивлением и сварка оплавлением.

Стыковая контактная сварка – способ, при котором нагревается вся область соприкосновения деталей, зажатая между электродами

При сварке сопротивлением детали сначала плотно прижимают друг к другу, а затем через место их контакта пропускают ток. Когда область шва нагревается до размягчения, ток выключают и продолжают сжимать заготовки, осуществляя таким образом их осадку. Обработка прекращается тогда, когда шов затвердеет. Свариваемые поверхности должны быть идеально подогнаны и зачищены, не иметь неровностей, зазоров – это сделает шов непрочным, и трудно будет обеспечить его высокое качество. Сварку сопротивлением применяют для изделий из медных и алюминиевых сплавов, а также из низкоуглеродистой стали.

При сварке оплавлением область стыковки деталей разогревают электрическим током, после чего медленно сближают заготовки до полного их соединения и производят осадку. Такой метод хорош, если необходима сварка металлических листов из разных сплавов. Его плюс – быстрота и высокая производительность, минус – потери металла, который может частично разбрызгиваться или сгорать, будучи расплавленным.

Машины для контактной сварки

Сварочные аппараты разделяют на группы по следующим критериям:

Назначение: узкоспециальные машины, рассчитанные на работу с большими партиями однотипных деталей, или универсальные, которые обрабатывают малое количество заготовок, но легко поддаются перенастройке;
Тип механического блока, осуществляющего сжатие и усадку деталей. По этому признаку аппараты делятся на гидравлические, пневматические, пневмогидравлические, механические и другие;
По мобильности – передвижные, переносные, стационарные;
По способу сварки;
По типу блока питания: машины с выпрямителем или машины, работающие от переменного тока (однофазного, трехфазного).

Конкретный вид машины выбирается в зависимости от выполняемой задачи.

Расходные материалы

Наибольшему износу в сварочных аппаратах подвергаются электроды, которые постоянно испытывают механические и термические нагрузки. Изготавливаются они из чистой меди, либо из медных сплавов с алюминием, цинком, кадмием и другими металлами, повышающими прочность и упругость изделия. Подобные сплавы делятся на несколько типов:

Для работы при высокой температуре (около 500 градусов по Цельсию) и непрерывной подаче тока – такие электроды изготавливают из бронзы с добавлением никеля, кремния, циркония или хрома;
Для работы при температуре до 300 градусов, сварки цветных сплавов, низколегированных сталей применяются сплавы МС (легированные серебром) и МК;
Для работы при малых (до 200 градусов по Цельсию) температурах подходят сплавы бронзы с хромом и кадмием.

Быстрее всего изнашиваются электроды конической и цилиндрической формы, медленнее всего – плоские и широкие, применяемые в машинах для рельефной сварки.

Технология контактной сварки

Технология контактной сварки включает в себя нагрев стыковочной кромки деталей в сочетании с механическим давлением. Для нагрева на электроды подается ток – непрерывно или импульсами.

Меры предосторожности

При работе с контактными сварочными аппаратами опасность представляет как раскаленный металл в области шва, так и движущиеся части, соприкосновение с которыми – прямая дорога к травмам. Опасно и напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора – оно составляет 220 или 380 В. Поэтому нельзя работать на машинах, у которых не заземлен корпус, плохо изолированы провода, или неисправна система жидкостного охлаждения. Категорически запрещено переключать ступени первичной обмотки, если аппарат не отключен от сети.

Все сварочные работы необходимо производить в защитных очках, во избежание попадания в глаза капель раскаленного металла. Для защиты от ожогов нужно носить спецодежду, брезентовые рукавицы и головной убор.

При контактной сварке обрабатываемая поверхность выделяет ядовитые пары – особенно, если детали имеют свинцовое или иное антикоррозионное покрытие. Требования техники безопасности предписывают, чтобы рабочее место было оборудовано вытяжкой – это предотвратит попадание паров металла, масел, угарного газа в дыхательные пути.

Подготовка поверхностей

Перед сваркой необходимо подготовить соединяемые поверхности. Подготовка заключается прежде всего в их зачистке от коррозии, грязи, машинного масла и других нежелательных наслоений. Для этого подойдет напильник, или насадка на дрель в виде щетки. Если места сваривания имеют неровности, их нужно выровнять и подогнать друг к другу. Особенно это важно для стыковой контактной сварки, где любой зазор может испортить шов, сделав его непрочным. При подгонке отрезков трубы для их выравнивания применяется фреза.

Дефекты сварки и контроль качества

Дефекты, возникающие в процессе контактной сварки, бывают двух типов:

Бракованные сварные узлы. Причин тому может быть несколько: чрезмерный нагрев стыковочной области, избыточное механическое давление, сбои в работе самого аппарата. Размеры сварной точки контролируют с помощью специальных шаблонов и измерительных приборов;
Брак сварного шва. Такое случается, если область стыковки деталей слишком узкая, или наоборот – широкая, если она содержит неровности, заусенцы, зазоры. Подобные дефекты можно определить путем визуального осмотра – невооруженным глазом, через лупу, с помощью проверки щупом или пробником. В случае необходимости шов просвечивают рентгеном.

Профилактика брака – грамотная работа не только во время сварки, но и перед ней, что включает выравнивание и зачистку контактной кромки.

Обозначение контактной сварки на чертеже

Обозначение на чертеже видимого сварного шва, вне зависимости от способа сварки, выполняется сплошной основной линией, невидимого – штриховой линией. Видимая сварная точка отмечается знаком «+», выполненным сплошными основными линиями, невидимая – не отмечается никак. От изображения шва или точки, если они видимы, проводят выносную линию, которая заканчивается односторонней стрелкой.

Технология контактной шовной сварки. (Лекция 8)

1. КУРС ЛЕКЦИЙ-ПРЕЗЕНТАЦИЙ по дисциплине «ТЕХНОЛОГИЯ и ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ» лекция №8

2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ №8

2
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ №8
Тема 8 . Технология контактной шовной
сварки
Разновидности способов сварки,
циклограммы процессов
Типы соединений. Основные
параметры режима сварки
Особенности формирования
соединений
Шовная сварка листов и труб

Циклограмма процесса непрерывной шовной сварки
3
При контактной шовной сварке соединение свариваемых частей происходит между токоведущими
вращающимися дисковыми электродами (роликами), передающими усилие сжатия. Существует 3
разновидности шовной сварки: – непрерывная; – прерывистая;
– шаговая.
При непрерывной шовной сварке токоведущие ролики вращаются непрерывно и ток через них и
зону сварки поступает также непрерывно.
Fсв
S
Fсв
Iсв
S
Iсв
Fсв – усилие сжатия роликов при сварке;
Iсв – сварочный ток; S – вращение
роликов; τ – время
При протекании сварочного тока в зоне
между двумя роликами выделяется
теплота, металлы в зоне контакта
деталь–деталь нагреваются до
температуры плавления. После
кристаллизации, которая, как правило,
происходит без воздействия усилия
сжатия, передаваемого электродами,
образуется сварное соединение.
Качество такого соединения
невысокое. При сварке сталей в
закристаллизовавшемся металле
образуются усадочные раковины и
трещины. Из-за плохого качества
соединений эта разновидность шовной
сварки почти не применяется. Машины
для такой сварки промышленностью
не выпускаются.

Циклограмма процесса шаговой сварки
Еще более благоприятные условия для образования качественных соединений и работы
токоведущих роликов создаются при шаговой шовной сварке. При ее осуществлении
сварочный ток проходит между электродами в момент их остановки. В момент протекания
тока отсутствуют подвижные контакты, что способствует улучшению условий работы
электродов и экономии электроэнергии.
При осуществлении шаговой сварки выполняется основное правило, которое должно
соблюдаться как при точечной, так и при шовной сварке: кристаллизация металла сварной
точки должна происходить при действующем усилии сжатия. При этом условии
обеспечивается высокое качество соединений.
Вид сварного соединения не отличается от вида после выполнения прерывистой сварки.
5

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
ПРИ ШОВНОЙ СВАРКЕ
6
Соединения при шовной сварке
разделяют на две группы: нахлесточные и
стыковые. К нахлесточным соединениям
относят соединения с простой нахлесткой,
полуфланцевые и фланцевые. Для
повышения производительности
применяют также шовную сварку
нахлесточных соединений по
предварительно подготовленному
рельефу (г).
Основные параметры режима шовной сварки
– величина сварочного тока;
– длительность импульса сварочного тока;
– длительность паузы;
– сварочное усилие;
– ковочное усилие;
– длительность приложения ковочного усилия;
– длительность перемещения роликов;
– длительность остановки роликов;
– скорость сварки;
– форма и размеры рабочей поверхности роликов
Форма и размеры
рабочей поверхности
роликов:
сферическая с
радиусной рабочей
поверхностью (РП);
коническая с
цилиндрической РП;
прямоугольная с
цилиндрической РП

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
ПРИ ШОВНОЙ СВАРКЕ
При прерывистой сварке зависимость скорости сварки от шага
точек и длительности цикла сварки (τц = τсв + τп) выглядит
следующим образом:
Vсв = 0,06tш /(τсв + τп),
где tш – шаг точек, мм; τсв – длительность импульса сварочного
тока, с; τп – длительность паузы, с.
Отношение τсв/τц выбирается в зависимости от свойств
свариваемых материалов и обычно составляет 0,15…0,85. При
сварке сталей τсв/τц = 0,5.
При шовной сварке Fсв и Iсв выше, чем при точечной сварке тех же
материалов. Так, Iсв выше на 20…60 %.
При относительно малой скорости Vсв при прерывистой сварке
кристаллизация расплавленной зоны заканчивается за время τп.
В сварном соединении отсутствуют поры и трещины, однако с
увеличением Vсв они образуются. По мере увеличения Vсв время
паузы τп уменьшается и оказывается недостаточным для
затвердевания всего жидкого металла зоны расплавления. Ко
времени расплавления следующей зоны в центре предыдущей
остается расплавленная зона, соединяющаяся с вновь
образующейся. На рис. стрелками показано перемещение
жидкого металла. Оболочка твердого, успевшего
закристаллизоваться металла предыдущей зоны толщиной h0
весьма тонкая, и под действием внутреннего давления жидкого
металла зоны 5 она прогибается с образованием выпучивания на
поверхности шва.
7

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
ПРИ ШОВНОЙ СВАРКЕ
Явление выпучивания металла можно наблюдать при непрерывной сварке и прерывистой сварке,
осуществляемой на высоких скоростях. Так, при прерывистой сварке низкоуглеродистых сталей
толщиной 2 + 2 мм при Vсв = 0,6 м/мин кристаллизация литой зоны заканчивается за время паузы.
При Vсв 1,8 м/мин
(τп 0,06 с) отдельные точки на продольных шлифах уже не выявляются, а появляется
выпучивание металла позади вращающихся роликов. По этой же схеме протекает процесс и при
непрерывной шовной сварке. В соединениях наблюдаются поры и горячие трещины
Толщина
деталей, мм
Iсв, кА
tсв, c
tп, c
Fсв, кН
Vсв, м/мин
0,5
7…8
0,02…0,04
0,04…0,06
1,5…2
1,2…1,4
0,8
8,5…10
0,04…0,06
0,04…0,08
2…3
1,0…1,2
1,0
10,5…12
0,06…0,08
0,08…0,10
3…4
0,8…0,9
1,2
12…13
0,08…0,10
0,10…0,12
4…5
0,7…0,8
1,5
13…14,5
0,12…0,14
0,12…0,14
5…6
0,6…0,7
2,0
15,5…17
0,16…0,18
0,18…0,22
7…8
0,5…0,6
3,0
18…22
0,24…0,32
0,28…0,34
10…11
0,4…0,5
8

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
ПРИ ШОВНОЙ СВАРКЕ
При сварке кольцевых швов роликами
одинакового диаметра (D1 = D2)
проплавление внутренней детали
ухудшается из-за увеличенного
теплоотвода в нижний ролик, который
соприкасается с нижней деталью по
большей площади. Для достижения
одинакового проплавления обеих
деталей применяют нижний ролик
меньшего диаметра. В этом случае
длина контакта а1 = а2.
Формирование литой зоны при
шовной сварке кольцевых швов
роликами одинакового диаметра
9

Шовно-стыковая сварка листов
Между роликами и деталями помещаются
две тонкие накладки из того же металла, что
и свариваемые детали. Толщина накладок
(лент) составляет 0,1…0,3 мм, ширина – на
30 % меньше ширины литой зоны (обычно
3,5…6 мм).В зоне шва обычно образуется
утолщение, которое при необходимости
можно снять путем механической обработки.
Сварные стыковые соединения с небольшим утолщением, не
превышающим 10…15 % толщины деталей, могут быть
получены также при шовной сварке с раздавливанием кромок.
Листы собирают с небольшой нахлесткой и сваривают с
применением широких роликов. При этом происходит
интенсивная пластическая деформация металла кромок, что
позволяет получить качественные соединения без
расплавления (в твердой фазе) и достичь высоких скоростей
сварки. Возможно получение соединений с образованием
литой зоны. Для получения хороших результатов необходимо
обеспечить постоянство ширины нахлестки деталей и
предотвратить возможность смещения кромок.
Стыковое соединение можно получить,
предварительно подготовив кромки. Сварное соединение при
этом получается невысокой прочности. При необходимости
стыковое соединение в твердой фазе можно также получить,
используя присадочную проволоку круглого или треугольного
сечения.

Шовно-стыковая сварка труб
Шовно-стыковая сварка труб: а – схема
сварки; б – схема постепенной формовки
трубной заготовки из ленты; в –
распределение сварочного тока и его
шунтирование
При шовно-стыковой сварке труб шов образуется
между кромками трубной заготовки, непрерывно
движущейся под электродами сварочной машины.
Заготовка трубы, сформированная в специальной
машине, зажимается между роликами 2,
сдавливающими усилием F кромки заготовки в месте
стыка. Заготовка 1 перемещается с большой скоростью
под электродами 3, соединенными со сварочным
трансформатором 4. При этом кромки трубы
нагреваются сварочным током Iсв до температуры
плавления и при действующем усилии F свариваются,
образуя непрерывный прочноплотный шов. При сварке
образуется внутренний и наружный грат.
Ток шунтирования Iш способствует разогреву
свариваемой трубы по всему сечению. Чем больше
толщина трубы δ, тем больше неравномерность
распределения тока Iсв по толщине детали. Для ее
уменьшения расстояние между электродами b должно
увеличиваться с ростом толщины труб (b 2δ).
При выходе трубы из зоны сварки горячий грат
снаружи срезается резцом. Внутренний грат обычно не
удаляется. Затем шов охлаждается водой и
непрерывно движущаяся холодная труба поступает в
калибровочную часть сварочного стана, где ей
придается правильная круглая или прямоугольная
форма. Далее она проходит контроль (магнитный или
ультразвуковой) и с помощью летучего устройства
режется на заготовки заданной длины.

С использованием такой же схемы
возможна стыковая сварка листов. Для
этого их кромки предварительно
выгибаются.
Под действием усилия F возникают
силы Fос, осаживающие шов за счет
спрямления листов в зоне сварки, как
показано пунктиром. При сварке
образуется грат, который при
необходимости удаляется.

Лекции по разделу "Сварочное оборудование"

- по способу выполнения - однокорпусные, в которых генератор и двигатель вмонтированы в единый корпус, и раздельные, в которых генератор и двигатель установлены в единой рамке, а привод осуществляется через специальную соединительную муфту.

Однопостовые сварочные преобразователи состоят из генератора и электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Сварочные генераторы изготавливают по электромагнитным схемам, которые обеспечивают падающую внешнюю характеристику и ограничение тока короткого замыкания.

Если мощность одного генератора недостаточна для работы сварочного поста, то включают параллельно два сварочных агрегата.

Сварочные аппараты переменного тока.

Сварочные аппараты переменного тока состоят из понижающего трансформатора и специального устройства, создающего падающую внешнюю характеристику и регулирующего сварочный ток. Они подразделяются на две группы: аппараты, состоящие из трансформатора с жесткой внешней характеристикой и дросселя, и аппараты, имеющие трансформатор с падающей внешней характеристикой, создаваемой усиленными полями рассеяния в самом трансформаторе. Сварочные аппараты первой группы могут быть с отдельным дросселем и со встроенным дросселем.

Сварочные аппараты с отдельным дросселем состоят из понижающего трансформатора и дросселя регулятора тока. Трансформатор имеет сердечник (магнитопровод) из отштампованных пластин, изготовленных из тонкой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. На сердечнике расположены первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка из изолированной проволоки подключается к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В. Во вторичной обмотке, изготовленной из медной шины, индуцируется ток напряжением 60—70 В. Небольшое магнитное рассеивание и малое омическое сопротивление обмоток обеспечивают незначительное внутреннее падение напряжения, и высокий КПД трансформатора. В сварочную цепь включают обмотку (из голой медной шины) дросселя (регулятора тока). Сердечник дросселя набран из пластин тонкой трансформаторной стали, и состоит из двух частей: неподвижной, на которой расположена обмотка дросселя, и подвижной, перемещаемой с помощью винтовой пары. При вращении рукоятки по часовой стрелке воздушный зазор увеличивается, а против часовой стрелки - уменьшается.

Сварочные аппараты со встроенным дросселем устроены следующим образом. Сердечник трансформатора состоит из основного магнитопровода, на котором расположены первичная и вторичная обмотки собственно трансформатора, и добавочного магнитопровода с обмоткой дросселя (регулятор тока). Добавочный магнитопровод расположен над основным и состоит из неподвижной и подвижной частей, между которыми при помощи винтового механизма устанавливается необходимый воздушный зазор.

Регулирование сварочного тока производится изменением воздушного зазора — чем больше зазор, тем больше сварочный ток.

Сварочные выпрямители.

Сварочные выпрямители — это статические преобразователи энергии трехфазной сети переменного тока в энергию выпрямленного (пульсирующего) тока.

Разработаны и выпускаются сварочные выпрямители для ручной или механизированной дуговой сварки под флюсом, сварки в защитной среде и др. Они получили широкое применение благодаря их технологическим преимуществам: высокий КПД и относительно небольшие потери холостого хода, высокие динамические свойства при меньшей электромагнитной индукции, отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе, равномерность нагрузки фаз, небольшая масса, возможность замены медных проводов алюминиевыми. Но следует иметь в виду, что для выпрямителей продолжительные короткие замыкания представляют большую опасность, так как могут вывести из строя диоды. Кроме того, они чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

Сварочные выпрямители состоят из двух блоков: понижающего трехфазного трансформатора с устройствами для регулирования напряжения или тока и выпрямительного блока. Кроме того, выпрямитель имеет пускорегулирующее в защитное устройства, обеспечивающие нормальную

Обслуживание сварочного оборудования.

В процессе эксплуатации источники сварочного тока требуют ухода и обслуживания. Перед включением источника тока необходимо выполнить следующие работы: чистить его от пыли и грязи, осмотреть и при наличии мелких дефектов устранить их. У сварочных преобразователей особое внимание следует обратить на подшипники, коллектор и щеточный механизм генератора. Щетки должны плотно прилегать к чистой поверхности коллектора. У аппаратов переменного тока следует проверить состояние контактов, изоляции и крепежных деталей сердечника и кожуха. Необходимо чаще смазывать регулировочный механизм. У сварочных выпрямителей особого внимания требует система охлаждения (вентилятор, жалюзи, реле). Следует проверить подтяжку крепежных деталей, наличие и надежность крепления заземляющего провода.

Сварочные провода выбирают в зависимости от наибольшего допустимого значения сварочного тока.

Аппараты переменного тока требуют регулярной проверки состояния контактов сварочной и заземляющей цепи, изоляции, подтяжки крепежных деталей сердечника и кожуха. Особенно опасны нарушения изоляции проводов и неаккуратное подключение сварочного кабеля. Необходимо чаще смазывать регулировочный механизм. При перемещении аппарата необходимо пользоваться ручками или подъемными кольцами кожуха трансформатора.

Сварочные выпрямители требуют особого внимания к системе охлаждения, состоящей из вентилятора, жалюзи и реле.

На каждом предприятии (заводе, монтажном участке или площадке, ремонтной организации) должны быть составлены графики осмотров, проверок, профилактических (текущих) и капитальных ремонтов оборудования, утвержденных главным инженером. В графиках, помимо сроков (дат) контроля, указываются фамилии лиц, ответственных за проведение этих операций.

Для сварочного оборудования может быть принята периодичность осмотра и ремонта.

Лекция "Техника сварных швов"

Подготовительные операции под сварку включают резку, правку, очистку, разметку и сборку.

При подготовке деталей к сварке применяют главным образом термическую резку. Механическая резка выполняется в случаях, когда это целесообразно (например, при заготовке однотипных деталей, при заготовке деталей прямоугольного сечения и т. д).

Правка металла выполняется либо на станках, либо вручную. Листовой и полосовой металл правят в холодном состоянии на различных листоправильных вальцах и прессах. Сильно деформированный металл правят в горячем состоянии. Ручная правка, как правило, осуществляется на специальных правильных плитах ударами кувалды либо при помощи ручного винтового пресса.

Разметкой называется перенос размеров деталей в натуральную величину с чертежа па металл. При разметке используют различные инструменты: линейку, угольник, чертилку и т. п. Гораздо проще и быстрее разметка выполняется при помощи шаблона, изготовленного, например, из тонкой листовой стали.

При разметке необходимо учитывать укорачивание деталей в процессе сварки. Для этого предусматриваются припуски из расчета 1 мм на каждый поперечный стык к 0,1-0,2 мм на каждый погонный метр продольного шва.

Основной металл и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от ржавчины, окалины, масла, влаги и различных неметаллических загрязнений. Зачистка производится вручную и с помощью механизированного инструмента.

§ 33. Сборка изделий под сварку

Трудоемкость сборки изделий под сварку достигает 30% общей трудоемкости изготовления. Поэтому' для сокращения трудоемкости сборки (а также для повышения ее точности) применяются различные приспособления, специальные инструменты, шаблоны и т. д.

Приспособления могут быть предназначены исключительно для сборки деталей под сварку или только для сварки уже собранных изделий. Применяются также комбинированные сборочно-сварочные приспособления, в которых допускается некоторое перемещение элементов конструкции при усадке металла шва.

Перечислим некоторые требования к сборочно-сварочным приспособлениям, они должны:

— обеспечивать доступность мест установок деталей, рукояток фиксирующих и зажимных устройств, мест прихваток и сварки;

— быть достаточно прочными и жесткими;

— обеспечивать точность закрепления детали в нужном положении и препятствовать деформациям во время сварки;

— обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки и сварки, свободный доступ для проверки размеров;

— обеспечивать безопасность сборочных и сварочных работ.

Проверку качества сборки удобно производить специальными шаблонами и щупами. На рис. 42 показаны примеры использования подобных инструментов.

Собранные детали и узлы соединяют сначала прихватками. Сварочными прихватками называются

короткие швы с поперечным сечением до одной трети поперечного сечения полного шва. Длина прихватки может состав лять от 20 до 100 мм в зависимости от толщины свариваемых листов и общей длины шва. Расстояние между прихватками — 500—1000 мм в зависимости от длины шва. Сварочные прихватки выполняют темн же электродами, что и сварку изделия.

Рис. 42. Инструменты для проверки качества сборки: а- угла раскрытия кромки, б- прямого угла, в- смещения листов, г- зазора между листами при сварке внахлестку, д- зазор при сварке втавр и встык .

Зажигание сварочной дуги

Применяется два способа зажигания дуги покрытыми электродами — способ прямого отрыва и отрывом по кривой. Первый способ называют также зажиганием впритык, а второй — чирканьем. Первый способ чаще всего применяется при варке в неудобных и узких местах.

Горение дуги должно поддерживаться так, чтобы ее длина оставалась постоянной. Правильно выбранная длина дуги оказывает существенное .влияние на качество сварного щва и на производительность процесса сварки.

Подавать электрод в дугу нужно с той скоростью, с которой происходит плавление электрода. Умение поддерживать дугу постоянной длины свидетельствует о квалифицированности сварщика.

Длина дуги считается нормальной, если она равна 0,5-1,1 диаметра Стержня электрода. Увеличение длины дуги снижает устойчивость ее горения, глубину проплавления металла, увеличивает потери на угар и разбрызгивание электрода. Кроме того, это усиливает вредное воздействие окружающей атмосферы на расплавленный металл и ведет к образованию швов с неровной поверхностью.

Положение электрода

Наклон электрода при сварке выбирается в зависимости от пространственного положения сварных швов, толщины и химического состава свариваемого металла, диаметра электрода, толщины и вида его покрытия.

Сварка может вестись в четырех направлениях (рис. 43): слева направо, справа налево, от себя и к себе.

Вне зависимости от направления старки наклон электрода должен быть определенным: электрод наклоняется к оси шва так, чтобы основной металл проплавлялся на наибольшую глубину. При сварке в нижнем положении на горизон тальной плоскости этот наклон должен составлять 15 градусов от вертикали в сторону ведения шва (рис. 43, б).

Углы наклона электрода в других пространственных соложениях приведены на рисунках.

Колебательные движения электродом

Гораздо чаще применяются швы, имеющие ширину от 1,5 до 4 диаметров электрода, которые получают с помощью колебательных движений.

Основными видами поперечных колебательных движений электрода являются (рис. 44).

— прямые по ломаной линии;

— полумесяцем, обращенным концами к наплавленному шву;

— полумесяцем, обращенным концами к направлению сварки;

— петлеобразные с задержками в определенных местах.

Поперечные движения электрода по ломаной линии

часто используют при выполнении наплавки, при сварке листов встык без скоса кромок в нижнем положении, а также в тех случаях, когда нет опасности прожога свариваемого металла.

Рис. 44. Траектория движения конца электрода при наплавке уширенных валиков

Движения полумесяцем с концами, обращенными к наплавленному шву, используют для выполнения стыковых швов со скосом кромок и для угловых швов с катетами менее 6 мм, в любом пространственном положении электродами диаметром до 4 мм.

Движения треугольником неизбежны при сварке угловых швов с катетами шва более 6 мм и стыковых швов со скосом кромок в любом пространственном положении. При этом достигается хороший провар корня шва и удовлетворительная форма шва.

Петлеобразные движения электродом используются в случаях, когда требуется большой прогрев металла по краям шва, что часто бывает при сварке высоколегированных сталей. Эти стали обладают достаточно высокой текучестью и для того, чтобы достигнуть удовлетворительного формирования шва, приходится задерживать электрод на краях. Это необходимо, чтобы предотвратить прожог металла в центре шва и вытекание металла из сварочной ванны при выполнении вертикальных швов. Петлеобразные движения могут быть заменены на движения полумесяцем с задержкой на краях шва.

Способы заполнения шва по сечению и длине

Для заполнения швов по длине применяются метод «напроход» и обратноступенчатый метод. Метод сварки «напроход» заключается в том, что сварной шов выполняется от начала до конца в одном направлении.

При обратноступенчатом методе длинный шов подразделяют на сравнительно короткие участки.

Но методы заполнения швов по сечению различают (рис. 45):

— многослойные многопроходные швы.

Многослойные многопроходные швы отличаются от многослойных тем, что некоторые слои выполняются за несколько проходов, тогда как в многослойных обычных швах каждый шов выполняется за один проход.

Многослойные швы чаще применяют при сварке стыковых соединений, а многопроходные — при сварке угловых и тавровых соединений.

Рис. 45. Сварные швы:

а — однослойный и однопроходной, б— многослойный и многопроходной, в — многослойный

Чтобы нагрев металла шва был более равномерным по всей его длине, используют также способы двойного слоя, способы заполнения секциями, каскадом и горкой. В основе всех этих способов — метод обратноступенчатой сварки.

Способ двойного слоя заключается в том, что наложение второго слоя ведется по еще неостывшему первому слою (после удаления шлака). Сварка производится на длине 200—400 мм в противоположных направлениях для предотвращения появления горячих трещин.

При сварке толстых стальных листов (20 мм и более) применяют сварку каскадом и горкой. Как показано на рис. 46, заполнение многослойного шва при сварке секциями и каскадом производится по всей толщине свариваемого металла на определенной длине ступени. Длина ступени подбирается так, чтобы металл в корне шва имел температуру не менее 200 'С в процессе выполнения сварного шва но всей толщине. При этом условии металл обладает достаточной пластичностью, и трещины не образуются. Сварка горкой выполняется проходами по всей толщине металла.

В целом многослойная сварка имеет ряд преимуществ перед однослойной сваркой:

— объем сварочной ванны уменьшается, в результате чего увеличивается скорость остывания металла и уменьшается размер зерен;

— небольшая сила сварочного тока при многослойной сварке вызывает расплавление небольшого количества основного металла; вследствие чего химический состав наплавленного металла блинок к составу основного металла;

— каждый последующий слой шва термически влияет на металл предыдущего слоя, в результате чего он и околошовный металл имеют мелкозернистую структуру с повышенной вязкостью и пластичностью.

Рис. 46. Схемы заполнения многослойного шва с малым интервалом времени: a - секциями, б — каскадом, в — горкой

Окончание шва

Заканчивая шов, нельзя сразу же обрывать дугу — на поверхности металла останется сварочный кратер. Кратер может привести к возникновению трещины.

При сварке низкоуглеродистых сталей кратер либо заполняют электродным металлом, либо выводят его в сторону на основной металл. При сварке сталей, склонных к образованию закалочных структур, выводить кратер в сторону нельзя, так как возможно образование трещины. Не рекомендуется также заваривать кратер за несколько обрывов и зажигания дуги из-за образования окисных загрязнений металла. Лучшим способом окончания шва является прекращение подачи электрода вниз и медленное удлинение дуги до ее обрыва.

Читайте также: