Машини и устройства за съпротивително заваряване

Заваряване под налягане

Заваряването под налягане включва различни методи за заваряване, при които съединяваните части се компресират чрез механична сила, поради което се постига непрекъснатост и здравина на съединението.

В по -голямата част от случаите заваряването под налягане се извършва с нагряване на частите, които ще бъдат заварени по един или друг начин, и само в някои специални случаи заваряването се постига без нагряване (например студено заваряване, експлозивно заваряване). От всички методи за заваряване под налягане най -разпространен е заваряване с електрическо съпротивление.

Контактно заваряване или съпротивление се нарича методът на електрическо заваряване, при който нагряването се извършва поради преобладаващото отделяне на топлина в точките на контакт на частите, които ще бъдат заварени, когато през тях протича електрически ток (фиг. 1).

Ориз. 1. Основните видове съпротивление заваряване: a — челно, 6 — точково, b — валяк, Аз — посока на заваръчния ток.

Съпротивлението за заваряване се характеризира с локална концентрация на топлинна мощност и следователно с висока температура в областта на съединението на заваряваните части, което се дължи на значителното съпротивление на контакта на съединението в сравнение с устойчивост на самите части. В това отношение заваръчното съпротивление е много икономичен и целесъобразен вид заваряване.

Съпротивлението заваряване може да се извършва както на постоянен, така и на променлив ток, но на практика се използва почти изключително променлив ток, тъй като токовете, необходими за заваряване от порядъка на хиляди и дори десетки хиляди ампера при напрежения от няколко волта, могат да бъдат най -лесно се получават с помощта на трансформатори. специални източници на постоянен ток за тази цел биха били твърде скъпи, трудни за производство и по -малко надеждни в експлоатация.

Челно заваряване

При челно заваряване краищата на съединяваните части се докосват, след което по частите преминава значителен ток, загрявайки съединението до температурата, необходима за заваряване. След това надлъжната сила на натиск постига директна непрекъснатост на връзката.

Има два вида челно заваряване: заваряване без рефлекс (резистивно заваряване) и повторно заваряване.

При съпротивление заваряване части с обработени краища се довеждат в контакт и се компресират със значителна сила, след това през частите преминава ток и поради контактното съпротивление на кръстовището се получава концентрирано отделяне на топлина.

След достигане на температурата, необходима за заваряване в челната зона, се извършва пластмасово заваряване на съединяваните части под въздействието на натискащата сила. В края на заваръчния цикъл токът се изключва и след това натискната сила се освобождава.

Съпротивлението заваряване обикновено се извършва при плътност на тока 5-10 kA и специфична мощност 10-15 kVA на 1 cm2 от напречното сечение на заваряваните части. Този тип заваряване обикновено се използва за свързване на части с малки напречни сечения (до около 300 mm2).

При челно заваряване с повторно нагряване, нагряването на части се извършва на три или два последователни етапа — предварително загряване, мигане и окончателно разстройство, или само в последните два етапа.

В началния момент на заваряване частите, които ще бъдат заварени, са в контакт със сила на компресия от 5 — 20 МРа.След това се включва токът, който загрява фугите до 600 — 800 ° C (за стомана), точно както при челно заваряване без претопяване. След това силата на натиск се намалява до 2 — 5 МРа, в резултат на което контактното съпротивление се увеличава и съответно заваръчният ток намалява.

С освобождаването на компресия действителната площ на контакт на краищата на частите намалява, токът се втурва към ограничен брой точки на контакт и ги нагрява до температурата на топене, а при по -нататъшно нагряване при тези условия металът прегрява до температурата на изпаряване в отделни точки.

Под въздействието на прекомерно налягане, металните пари се изтеглят от зоната на контакт за заваряване и изместват частици течни метали във въздуха под формата на вентилатор на искри, а част от разтопения метал се стича на капки. Зад разрушените издатини, последователни изпъкналости на контакт се прилежат една към друга, създавайки нови пътища за заваръчния ток с повторение на зададения ефект.

Този процес на последователно сливане на краищата на частите по елементарните издатини продължава, докато краищата на заваряваните части се покрият с непрекъснат филм от полутечен метал, след което се създава метална непрекъснатост на заварената връзка с сравнително малка разстройваща сила. В този случай излишното количество разтопен метал се изстисква от контакта под формата на дупка (джанта).

Затоплянето на стърчащите краища на заваряваните части се извършва главно чрез топлопроводимост от заваръчния контакт, където температурата е от най -голямо значение. Загряването на частите между съединителните и токозахранващите електроди поради протичащия ток по време на процеса на претопяване е много незначително.

Регулирането на количеството доставена енергия при дадено контактно съпротивление, определено от условията на заваръчния процес, може да се извърши или чрез промяна на заваръчния ток, или чрез промяна на продължителността на потока на тока.

Как работи машината за челно заваряване е илюстрирано на фиг. 2.

Ориз. 2. Схема на машина за челно заваряване: 1 — легло, 2 — водачи, 3 — неподвижна плоча, 4 — подвижна плоча, 5 — захранващо устройство, 6 — затягащо устройство, 7 — ограничители, 8 — трансформатор, 9 — гъвкав токов проводник, Pzazh — сила на затягане на продуктите, Ros — разстройваща сила на продуктите.

Машините за челно заваряване се класифицират, както следва.

1. По заваръчен метод — за съпротивление заваряване и мигане (непрекъснато мигане или нагряване на мигане).

2. С предварително записване — универсални и специализирани.

3. Според конструкцията на захранващия механизъм — с пружина, лост, винт (от волана), пневматично, хидравлично или електромеханично задвижване.

4. По подреждане на скоби — с ексцентрични, лостови и винтови скоби, а лостовите и винтови скоби могат да се изпълняват ръчно или механизирано с пневматично, хидравлично или електромеханично задвижване.

5. Според начина на сглобяване и монтаж — стационарен и преносим.

Точково заваряване

При точково заваряване частите, които трябва да се съединяват, обикновено се намират между два електрода, фиксирани в специални държачи за електрод. Под действието на механизма за налягане електродите плътно притискат частите, които ще бъдат заварени, след което токът се включва.

Поради преминаването на тока, заваряваните части бързо се нагряват до температурата на заваряване и най -голямото отделяне на топлина се случва на повърхностите, които трябва да се съединят, където температурата може да надвиши температурата на топене на заваряваните части.

На фиг. 3 показва разпределението на температурата по напречното сечение на заваряваните части, характерно за крайния етап на заваряване на стомана.

Ориз. 3. Температурно поле в последния етап на точково заваряване

Най -високата температура се наблюдава в централната сенчеста част на мястото на заваряване — сърцевината.Контактната повърхност на детайла, който ще бъде заварен с електрод (обикновено с водно охлаждане), се нагрява до относително ниска температура, но в присъствието на течна или полутечна сърцевина и прилежаща пластмасова метална сърцевина, силата на натиск на електродите причиняват вдлъбнатини по повърхността на заготовките за заваряване.

Температурата в сърцевината на мястото на заваряване обикновено е малко по -висока от точката на топене на метала. Диаметърът на разтопената сърцевина определя диаметъра на мястото на заваряване, обикновено равен на диаметъра на контактната повърхност на електрода.

Времето за заваряване на едно място зависи от дебелината и физическите свойства на материала на заваряваните части, мощността на заваръчната машина и силата на натиск. Това време варира от хилядни от секундата (за много тънки цветни листове) до няколко секунди (за дебели стоманени части). За груба оценка времето за заваряване на една точка от мека стомана може да се приеме равно на 1 s на 1 mm дебелина на заварения лист. Скоростта на нагряване на метала до температурата на заваряване зависи значително от интензивността на отделяне на топлина.

Машина за точково заваряване

Ролково заваряване

При този тип заваряване свързването на части с непрекъснат или прекъсващ шев се осъществява чрез преминаване през заваряваните части, захранвани с помощта на въртящи се ролки (фиг. 4).

Ориз. 4. Принципът на заваряване с ролки: 1 — заваръчен трансформатор, 2 — ролкови електроди, 3 — ролково задвижване, 4 — заварявани части

По естеството на процеса заваряването с ролка е подобно на точковото заваряване. Заваряването с ролка често се нарича шевово заваряване, което, строго погледнато, е неправилно, тъй като концепцията за заваряване на шева може да бъде разширена до почти всички видове заваряване.

Ролковите заваръчни машини обикновено са оборудвани с два тока за подаване на ток, единият от които е задвижван, а другият се върти поради триене при преместване на заваряваните части.

Заваряването с ролки най-често се използва за свързване на тънкостенни части, например при производството на резервоари за гориво и бъчви за транспортиране на различни материали.

Има три режима на заваряване с ролки.

1. Непрекъснато движение на заваряваните части спрямо ролките с непрекъснато подаване на ток. Този метод се използва при заваряване на части с обща дебелина не повече от 1,5 мм, тъй като при големи дебелини съединението, излизащо изпод ролките, намиращо се в пластмасово състояние, може да се счупи поради разслояване. Освен това, при непрекъснато подаване на ток, се извършва значително изкривяване на заваряваните части.

2. Непрекъснато движение на заваряваните части спрямо ролките с прекъснато подаване на ток. Този най -често срещан метод произвежда шевове с малко изкривяване на продукти с по -ниска консумация на енергия.

3. Прекъсващо движение на заваряваните части спрямо ролките с прекъснато подаване на ток (стъпаловидно заваряване).

Ролковото заваряване е много ефективно при производството на тънкостенни съдове, при производството на заварени метални тръби и редица други продукти.

Основните елементи на ролковите машини са леглото, горното и долното рамо с ролкови електроди, компресиращ механизъм, ролково задвижване и заваръчен трансформатор с гъвкав токов проводник.

Трансформаторите на ролкови машини работят в интензивен режим с PR = 50 — 60%, което налага засилено охлаждане на техните намотки.

Ролковите заваръчни машини са разделени: по естеството на монтаж — към стационарни и подвижни, по предназначение — към универсални и специализирани, по разположението на ролките спрямо предната част на машината — за напречно заваряване, за надлъжно заваряване и универсално с възможност за преместване на ролките , за разположението на ролките спрямо продукта — с двустранно и едностранно подреждане, според метода на въртене на ролките — с задвижване за една ролка, с задвижване за двете ролки, с една горна ролка, движеща се по протежение фиксирана конзола и с един валяк и подвижен долен дорник, според устройството на компресионния механизъм — на лост -пружина, с задвижване от електродвигател, пневматично и хидравлично, според броя на ролките — в едноролков , двойно-ролкови и много-ролкови.

Мощността на най -разпространените ролкови машини обикновено е 100 — 200 kVA.Подобно на точковото заваряване на тънки части, то може да се извърши чрез импулси на разрядния ток на кондензатора, за който се произвеждат различни видове ролкови машини.

Ориз. 5. Машина за съпротивление за заваряване