§ 40. Сущность контактной сварки

Контактной называется сварка с применением давле­ния, при которой нагрев производится теплотой, выделяю­щейся при прохождении электрического тока через находя­щиеся в контакте соединяемые части. Количество выделя­ющейся теплоты (Дж) может быть определено по формуле Q = 0,24IRt, где I — ток (A); R — сопротивление участка цепи в месте контакта деталей (Ом); t — продолжитель­ность действия тока, секунды.

Из формулы видно, что количество теплоты зависит от 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 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 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. Режим контактной сварки характеризуется совместным действием основных параметров — тока и времени его протекания, силы сжатия и времени ее действия.

По основным параметрам контактной сварки — тока и времени его действия — 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 большей продолжительностью процесса и постепенным нагревом свариваемого металла. Таким режимом пользу­ются при сварке углеродистых сталей, обладающих низкой чувствительностью к тепловому воздействию.

Машины контактной сварки (рис. 68) состоят из двух основных частей — электрической и механической. Элект­рическая часть машин состоит из трансформатора, пере­ключателя ступеней (или регулятора тока), регулятора вре­мени, прерывателя тока и токоподводящих проводов и ус­тройств. Трансформатор — однофазный с секционирован­ной первичной обмоткой, позволяющей с помощью пере­ключателя ступеней изменять значение напряжения во вто­ричной обмотке. При первичном (220 или 380 В) и вторич­ном (1—20 В) напряжениях сварочный ток достигает не­скольких десятков килоампер. Вторичная обмотка транс­форматора у машин малой мощности состоит из отдель­ных гибких медных полос, охлаждаемых воздухом, у ма­шин средней и большей мощности — из пустотелых мед­ных витков, охлаждаемых проточной водой.

График изменения сварочного тока и усилия сжатия, совмещенные во времени, называют циклограммой. Для управления циклом работы машины применяют устройство, называемое регулятором времени. На практике применяют четырехпозиционный регулятор времени типа РВЭ-7, име­ющий четыре последовательные выдержки времени для каждого элемента цикла сварки: сжатие, сварка, проковка и пауза. Регулятор имеет металлический корпус с выве­денными наружу регулировочными ручками. Длительность времени всех элементов плавно регулируется: три диапа­зона в пределах 0,03—1,35 секунды и один для периода сварки в пределах от 0,03—6,75 секунды.

Включение и выключение машин контактной сварки производится со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора. В процессе сварки необходимо включать и выключать большой ток десятки раз в секунду. Для этой цели машины оборудованы прерывателями. Машины не­большой мощности и неавтоматического действия имеют простые механические или электромагнитные контакторы.

При больших мощностях такие контакторы имели бы боль­шие габариты и низкую производительность. Они конст­руктивно не смогли бы обеспечить точное дозирование и стабильность подачи энергии. Поэтому в машинах средней и большой мощности устанавливают игнитронные и тири­сторные прерыватели, выполняющие синхронное включе­ние и выключение тока с определенной продолжительно­стью его импульсов.

Механическая часть состоит из станины, механизмов и узлов, обеспечивающих точную фиксацию и необходимое давление для сжатия свариваемых деталей.

Контактная сварка является высокопроизводительным процессом и легко поддается механизации и автоматиза­ции. Это способствует широкому применению контактной сварки в строительстве и промышленности, например, для сварки стыковых и крестообразных соединений арматуры железобетонных конструкций, элементов листовых конст­рукций из углеродистой стали или алюминиевых сплавов, для соединения элементов стальных конструкций, для свар­ки труб, а также при электромонтажных работах для свар­ки медных и алюминиевых проводов.

Основными видами контактной сварки являются сты­ковая, точечная и шовная.