Расчет параметров контактной сварки

5.1 Стыковая сварка сопротивлением

Основные параметры стыковой сварки сопротивлением: сила сварочного тока I, усилие осадки РОС, установочная длина LH., припуск на осадку СОС, время нагрева tСВ – время нагрева (таблица 2).

Сила сварочного тока I(A) подсчитывается по формуле

I= F⋅ j,

где F– площадь сечения свариваемого прутка, мм2;

j– плотность тока, А/мм2, (определяется по таблице 1 в зависимости от площади сечения прутка).

Таблица 1 - Ориентировочные величины плотности тока и времени нагрева прутка при стыковой сварке сопротивлением

Площадь сечения прутка, мм2	Плотность тока,А/мм2	Время нагрева, с
		0,2…0,3
		0,6…0,8
		0,8…1,0
		1,0…1,5
		1,2…2,0
		1,4…2,5
		1,6…3,0
		1,8…3,5
		2,0…4,0
		2,2…4,5

Величину усилия осадки P_OС,Н подсчитывают как произведение удельного давления осадки р, Па на площадь сечения свариваемого прутка F

Р_ОС = р ⋅F⋅10^-4.

При сварке малоуглеродистой стали удельное давление принимается равным (20…50)_⋅10⁶ Па

Установочная длина LН (мм) – расстояние от торца заготовки до внутреннего края электрода стыковой машины, измеренное до начала сварки. Длина LН зависит от теплофизических свойств металла, конфигурации стыка и размеров заготовки. При недостаточной установочной длине детали прогреваются недостаточно, так как тепло интенсивно отводится в губки. Завышение ее сопровождается перегревом деталей и увеличением длины деформируемого участка. Кроме того, возможны перекосы или несоосность торцов вследствие потери устойчивости. Для углеродистых сталей установочная длина равняется

L_Н= (0,5…0,7) ⋅ d,

где d – диаметр свариваемого прутка, мм.

Припуск на осадку Сос(мм) распределяется на осадку под током и осадку без тока. Если осадка недостаточна, в стыке остаются окислы и раковины, наблюдаются не проваренные участки. При завышении величины осадки качество стыков также понижается вследствие искривления волокон и перегрева металла.

Для прутков припуск на осадку определяется:

Время нагрева tсв (с) – время прохождения тока через заготовки зависит от плотности тока и площади сечения свариваемого прутка (таблица 1). Завышенное время нагрева является одной из причин возникновения окислов в стыке и образования малопластичной перегретой структуры металла.

Результаты расчета параметров стыковой сварки сопротивлением свести в таблицу 2

Таблица 2 Расчет параметров стыковой сварки сопротивлением

№ п/п	Наименование параметра	Расчетная формула	Численное значение
	Диаметр свариваемого прутка d, мм	Таблица 6
	Площадь сечения прутка F, мм2
	Плотность тока j, A/мм2	Таблица 1
	Сила сварочного тока I, А
	Удельное давление осадки р, кгс/мм2
	Усилие осадки Poc, кгс
	Установочная длина LH, мм
	Припуск на осадку СОС, мм
	Время нагрева tCВ, с	Таблица 1

5.2 Роликовая сварка

Типы соединений для роликовой сварки выбирают с учетом толщины

и материала заготовки, а также условий работы изделия.

При изготовлении сосудов предпочтительнее соединение с

отбортовкой. При таком соединении деталь во время сварки не вводится в сварочный контур машины, следовательно, сохраняется постоянной величина силы сварочного тока.

Введение в сварочный контур машины магнитных материалов,

например, заготовок из низкоуглеродистых сталей, вызывает рост индуктивного сопротивления, в результате чего уменьшается сила сварочного тока. Ширина отбортовки для стальных заготовок толщиной 1…2 мм находится в пределах 12…18 мм.

Широко применяют соединение внахлестку, которое при роликовой

сварке обеспечивает высокую прочность и плотность швов. Величину нахлестки берут в пределах 10…18 мм.

Расчет параметров роликовой сварки

1. Диаметр отдельных точек dm(мм), зависящий от толщины

свариваемых деталей:

dm= 2 ⋅ S+ 2,

где S – толщина более тонкой из свариваемых деталей, мм.

2. Площадь контакта F, мм2:

F = π ⋅ d2m/ 4.

3. Сила сварочного тока I, (A) зависит от плотности тока j (А/мм2)

и площади контакта электрод – деталь и определяется по формуле

I = F ⋅ j.

4. Шаг точек (расстояние между центрами точек) а, мм определяется и

уравнения

a= (0,5…0,7) ⋅dm.

Примечание: Уравнение приведено для плотных швов; в не плотных швах

точки могут не перекрываться и для получения плотного шва расстояние между центрами сварных точек при больших скоростях сварки берётся не более 2…3 мм (шаг точек).

5. Скорость сварки Vсв(м/мин) определяется по формуле

Vсв = 2f ⋅ 60 ⋅ a/ 1000,

где f= 50 – частота тока, Гц;

а – шаг точек, мм.

6. Усилие сжатия Рсж(Н):

Рсж = р ⋅ F,

где р – удельное, Па (при сварке малоуглеродистой стали толщиной до 3мм

составляет (40…120)10⁵Па. Большие значения соответствуют сварке сталей большей толщины и более жестким режимом.

7. Ширина рабочей контактной поверхности роликовых электродов Вэ (мм) зависит от толщины свариваемого металла S (мм) и определяется по формуле

Желательный диаметр электродов 150…200 мм, так как при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40…50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, бериллиевая бронзы и другие сплавы.

Результаты расчета режима непрерывной роликовой сварки свести в

таблицу 3.

Таблица 3 Расчет параметров роликовой сварки

№ п/п	Наименование параметра	Расчетная формула	Численное значение
	Толщина свариваемого металла S, мм	Таблица 6
	Плотность тока j, A/мм^2	Таблица 6
	Диаметр отдельных точек dm, мм
	Площадь контакта F, мм^2
	Сила сварочного тока I, А
	Шаг точек а, мм
	Скорость сварки VCВ, м/мин
	Удельное давление осадки р, кгс/мм2
	Ширина рабочей контактной поверхности роликового электрода Вэ, мм
	Усилие сжатия Pсж, кгс

6 Содержание отчета

1 Титульный лист

2 Цель работы

3 Схемы и циклограммы процессов контактной сварки с кратким их описанием.

4 Результаты расчетов параметров стыковой и роликовой контактной сварки (таблица 2 и 3)

5 Выводы

7 Контрольные вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность контактной сварки?

2. Как определяется полное сопротивление сварочного контура?

3. Почему сопротивление сварочного контакта является наибольшим?

4. Перечислите основные виды контактной сварки?

5. В чем заключается сущность стыковой контактной сварки?

6. Какими способами осуществляется стыковая контактная сварка?

7. Чем отличается стыковая сварка оплавлением с подогревом от сварки непрерывным оплавлением?

8. Где используется стыковая контактная сварка?

9. В чем заключается сущность точечной контактной сварки?

10. Какие детали свариваются точечной сваркой?

11. Сущность роликовой (шовной) контактной сварки.

12. Какие детали и материалы соединяются роликовой сваркой?

13. Перечислите основные параметры стыковой контактной сварки.

14. От чего зависит сила сварочного тока при контактной сварке?

15. Какие факторы влияют на скорость роликовой сварки?

Таблица 4 - Области применения различных способов стыковой сварки

Свариваемые заготовки	Способ стыковой сварки
Металл	Форма сечения	Размеры сечения
Сталь, ни- хром, медь, алюминий, сплавы меди и алюминия	Компактное (круглое, квад- ратное)	Проволока диаметром до 6…8 мм, звенья цепей диаметром до 20 мм, трубы диаметром до 40 мм при специальной подготовке кромок	Сопротивле- нием
Сталь, медь, алюминий и их сплавы; за- готовки из разнородных материалов	Стержни, трубы, листы, уголки и другой профиль- ный прокат; по- ковки, штампов- ки	Стальные стержни и толсто- стенные трубы до 3000 мм2, стальные листы и тонкостенные трубы до 6000 мм2 и выше, рельсы	Непрерывным оплавлением
Сталь	Рельсы, трубы, прокат	Большое поперечное сечение (40000 – 60000 мм2 и выше)	Непрерывным оплавлением
Сталь незака- ливающаяся	Прутки, трубы	В мелкосерийном производстве более 300 мм2, в массовом более 1000 мм2	Оплавлением с подогревом
Сталь закали- вающаяся	Прутки, трубы, прокат	От 20 мм2 и выше	Оплавлением с подогревом

Таблица 5 - Способы роликовой (шовной) сварки и их применение

Способ и его сущность	Толщина листа, мм не более	Характеристика и применение
Непрерывная – непрерывное включение тока при непрерывном вращении роликов	1,0	Сварка неответственных изделий из малоуглеродистых сталей. Перегрев роликов и заготовок, невысокое качество сварки, относительно низкая стойкость электродов
Прерывистая – прерывистое включение тока при непрерывном вращении роликов	3,0	Сварка различных сталей. Прерывистое включение тока снижает перегрев роликов и заготовок, повышает качество сварки и стойкости роликов, наиболее распространенный способ
Шаговая – включение тока при неподвижных роликах, вращение роликов при выключен- ном токе	3,0	Сварка алюминиевых сплавов и плакированных металлов, осуществляемая при больших силах тока. Наименьший перегрев роликов и заготовок

Таблица 6 - Исходные данные для выполнения работы по контактной сварке

№ варианта	Стыковая сварка	Непрерывная роликовая сварка
Диаметр свариваемого прутка d, мм	Толщина свариваемого металла S, мм	Плотность тока j, А / мм2
	3,0	0,2
	3,5	0,3
	4,0	0,4
	4,5	0,5
	5,0	0.6
	5,5	0,7
	6,0	0,8
	6,5	0,9
	7,0	1,0
	7,5	1,1
	8,0	1,2
	8,5	1,3
	9,0	1,4
	9,5	1,5
	10,0	1,6
	10,5	1,7
	11,0	1,8
	11,5	1,9
	12,0	2,0
	12,5	2,1
	13,0	2,2
	13,5	2,3
	14,0	2,4
	14,5	2,5
	15,0	2,6
	16,0	2,7
	17,0	2,8
	18,0	2,9
	19,0	3,0
	20,0	3,1

Дата добавления: 2014-10-15