Контактна зварка
Процеси контактного зварювання засновані на нагріванні заготовок електричним струмом, що проходить через них. Виділення тепла в цих випадках відбувається за законом Ленца-Джоуля і може бути виражене наступним рівнянням: Q = 0,24 / 2 Rt, де Q-кількість тепла, що виділився в заготовках, кал; / - Сила струму в а; R - загальний опір ділянок заготівель, що нагріваються; t-час проходження струму в с.; 0,24 – коефіцієнт пропорційності. За характером нагрівання процесам контактного зварювання близький контактний електронагрів заготовок перед висадкою, гнучкою та іншими ковальськими операціями. Нагрів заготовок шляхом пропускання через них електричного струму вимагає менше енергії, ніж нагрівання в полум'яних та електричних печах або горні. Крім того, із застосуванням контактного електронагріву значно покращуються умови праці, що має велике значення в умовах нашого соціалістичного виробництва. Важливою є також та обставина, що контактний електронагрів може бути здійснений за короткий проміжок часу, тобто майже без утворення окалини.
Способи контактного зварювання
Електричне контактне зварювання поділяється на ряд способів, що відрізняються один від одного формою з'єднання заготовок. Основними способами контактного зварювання є: 1) стикове зварювання; 2) точкова; 3) рельєфна; 4) шовна чи роликова; 5) зварювання за способом А. М, Ігнатьєва, Із спеціалізованих способів контактного зварювання слід відзначити шовностикаву зварювання. При стиковому зварюванні заготовки з'єднуються між собою по всій площі зіткнення. При точковому зварюванні заготовки з'єднуються між собою лише окремих місцях. Форма цих місць, іменованих при точковому зварюванні точками, зазвичай відповідає формі контактної Схема процесу стикового зварювання: 1- гідравлічнийнасос; 2 - запобіжний клапан; 3 - золотник: 4 - зворотний клапан; б – гідравлічні циліндри подачі; б - бак для олії; 7 важіль керування; 8 – затискачі; 9 – клемна панель; 10 - зварювальний трансформатор; //-контактор; / 2 - перемикач щаблів; 13 - понижувальний трансформатор; 14 - допоміжний контактор; 15 – кнопка включення; 16 - кінцевий вимикач; 17 - заготовки, що зварюються. поверхні електродів, між якими у процесі зварювання встановлюються заготівлі. При рельєфному зварюванні заготовки з'єднуються лише на ділянках, де в процесі їх виготовлення були виштамповані виступи-рельєфи. При шовному чи роликовому зварюванні заготовки з'єднуються між собою зазвичай суцільним швом, При зварюванні за способом А. М. Ігнатьєва заготовки з'єднуються між собою по всій площі зіткнення. Особливістю цього способу є те, що тиск прикладається до заготовок перпендикулярно до проходження струму. Шовностикова зварювання застосовується у разі виготовлення зварних труб і є з'єднанням кромок сформованої труби, в стик. При шовностиковому зварюванні подача струму для нагрівання кромок труби і обтискання їх здійснюється роликами, що обертаються. Поряд з різними способами контактного зварювання в промисловості знаходить застосування контактний електронагрів, подібний до пристрою обладнання і здійснення самого нагрівання з тими або іншими способами контактного зварювання.
Стикова зварювання
Стикове зварювання характеризується тим, що заготовки, закріплені в затискачах машини, нагріваються електричним струмом, а потім здавлюються шляхом переміщення рухомого затиску. Фіг. 115. Приклади застосування стикового зварювання: тяга літака; б зварний стик рейок; в - обід колеса; е-рама, зварена в стик одночасно в чотирьох кутах. Схема процесу стикового зварювання наведена нафіг. 114. Нагрів заготовок, що зварюються, може бути здійснений одним з наступних методів: 1) опором; 2) безперервним оплавленням; 3) оплавленням із попереднім підігрівом опором; 4) оплавленням з попереднім підігрівом уривчастим оплавленням. У машин для стикового зварювання подача рухомого затиску здійснюється пружиною, приладом важеля, гвинтом зі штурвалом, електродвигуном з гвинтом або ексцентриком, гід-процес точкового зварювання може бути розділений на наступні періоди: 1) стиск зварюваних заготовок; 2) пропускання електричного струму через заготівлі; 3) вимкнення струму; 4) зняття тиску. Точкове зварювання застосовується при виготовленні найрізноманітніших металевих конструкцій як зі сталі, так і кольорових металів. Точкове зварювання завдяки високій економічності та продуктивності широко застосовується у виробництві, витісняючи клепку, а також малопродуктивні способи зварювання. Області застосування точкового зварювання наведено у табл. 76. На фіг,. 117 наведено приклади застосування точкового зварювання.
Рельєфне зварювання
Рельєфне зварювання відрізняється від точкового тим, що на заготовках, що зварюються, в місці їх з'єднання заздалегідь підготовляються виступи (рельєфи). Сам процес рельєфного зварювання може бути розділений на періоди, однакові з періодами точкового зварювання. Наведено схему процесу рельєфного зварювання, з якої видно, що заготовки зварюються відразу в кілька смуг може бути використане для нагрівання заготовок перед прокаткою.
Контактний електронагрівання
При контактному електронагріві деталлю, що нагрівається, замикається вторинний ланцюг трансформатора, або сама деталь служить вторинним витком. Перший спосіб електронагріву застосовується для нагрівання заклепок перед кліпуванням, заготівель милиць, болтів, клапанів та інших.деталей перед висадкою, а також заготовок перед гнучкою, різкою, прокаткою, обтисканням. Схема електронагрівання заготовок із замкнутим контуром: 1 - заготівля, що нагрівається; 2 Ц кам'яна частина магніто для води трансформатора; 3-рухлива частина магнітопроводу. Другий спосіб електронагріву застосовується для виконання тугої посадки циліндричних деталей: бандажів, вінців шестерень та інших деталей, що є замкнутим контуром. Великою перевагою контактного електронагріву для операцій кування, штампування, висадки та згинання є те, що він може бути здійснений майже на будь-якій ділянці механічних цехів. Останнє звільняє виробництво необхідності транспортувати деталі на значні відстані у спеціальні термічні цехи. Поруч із при контактному електронагріві прискорюється процес виробництва, знижується шлюб по тріщинам. Коефіцієнт корисної дії установок для контактного електронагріву значно вищий, ніж інших нагрівальних пристроїв.
Опір контактів
При електричному контактному зварюванні опору контактів є: а) у місці з'єднання заготовок, що зварюються; б) у місцях зіткнення заготовок з струмопідвідними частинами машини; в) у місцях з'єднання окремих ділянок зварювальних ланцюгів машин. Опір контактів залежить від матеріалу поверхонь, що контактуються, їх підготовки (головним чином очищення), тиску між ними і температури в місці контакту. Вид матеріалу суттєво впливає на контактний опір. Як правило, матеріали з високою електропровідністю (срібло, мідь, олово) мають менший контактний опір. Підготовка поверхні контактів також істотно впливає їх опір. Добре оброблені контактні поверхні мають незначний контактний опір. Цеопір збільшується з погіршенням чистоти обробки поверхні та особливо різко зростає при окисленні їх. Тиск також впливає контактний опір. Зі збільшенням тиску збільшується площа зіткнення між поверхнями, що контактуються, що зменшує контактний опір. Поряд з цим, зі збільшенням тиску зменшується можливість окислення поверхонь, що контактуються. При контактному зварюванні необхідно отримати зосереджений нагрів у місці з'єднання заготовок, що зварюються, і одночасно бажано, щоб у місцях зіткнення заготовок із затискачами і в з'єднаннях зварювального ланцюга машини втрати на нагрівання були мінімальні. Це досягається гарною підготовкою поверхонь заготовок у місці їх зіткнення з пристроями струмопідведення і періодичною ревізією контактів зварювального ланцюга. Схема розташування контактів у зварювальному ланцюзі машини для стикового зварювання: На фіг. 125 дана схема розташування контактів зварювального ланцюга машини для стикового зварювання. У табл. 78 надано значення контактного опору для пластинок товщиною 3 мм. По шліфування. Очищення на наждачному колі. . Обробка напильником. Травлення в кислоті. . Обробка різцем Іржавіння після очищення Поверхня з окалиною Поверхня з окалиною та іржею 0,00011 0,00016 0,00028 0,0003 0,0012 0,5 даним таблиці видно, що поверхня сильно забруднена має контактний опір у кілька тисяч очищену поверхню.
Опір виробу
Опір виробів при контактному зварюванні залежить від матеріалу цих виробів і температури їх нагрівання. Опір може бути визначений виходячи з наступних умов: а) відстані між струмопідвідними поверхнями; б) перерізи у місці зварювання; в) температури нагріву. Опірвиробу або його ділянки, включеного в електричний ланцюг контактної машини, визначається за рівнянням: D 1 де R - опір виробу (або ділянки) в ом; Р - питомий опір омсм (табл. 79); L - довжина виробу (або ділянки) см; F - площа перерізу см2. У табл. 79 надано значення питомого опору різних металів. Питомий опір металу істотно впливає на нагрівання при контактному зварюванні. Зі зменшенням питомого опору потрібно більший струм, а отже, і потужніша машина. На питомий опір в основному впливає склад металу та температура його нагрівання. При нагріванні чистих металів питомий опір зростає і може бути визначений за рівнянням: температура металу. Таблиця 79 Питомий опір різних металів у порядку.