Контактная сварка — сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплом, выделяемым при прохожде­нии электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые детали.

Нагрев проводника током, впервые отмеченный русским акаде­миком Э. Ленцем и английским физиком Д. Джоулем, обусловлен

І — трансформатор, 2 —гибкая перемычка, 3, 4 — токоподводы, 5, 6 — электроды, 7,8 — детали, 9 — переключатель, 10 — контактор,- // — регулятор времени

етолкновениями движущихся направленно валентных электронов е ионами и увеличением амплитуды колебания последних от передавае­мой электронами энергии.

По закону Джоуля—Ленца тепло, выделенное за время t при про­хождении электрического тока / через твердый или жидкий проводник в сопротивлением R, равно

Q = kPRt,

где k — коэффициент пропорциональности между тепловой Q и элект­рической I2Rt энергиями.

С увеличением длины I, удельного сопротивления р и уменьшением сечения проводника F сопротивление R увеличивается:

*=т~>

где т < 1 — коэффициент поверхностного эффекта, обусловленный Неравномерным распределением переменного тока по проводнику.

По характеру оплавления С прерывистым С непрерывным оплавлением оплавлением

Рис. 2. Классификация контактной сварки

С учетом этой зависимости, а также законов Джоуля—Ленца и Ома можно найти количество выделяемого тепла Q, которое нагре­вает проводник до требуемой температуры Т.

Определение Q затруднено изменением р и т, а также потерь тепла конвекцией, лучеиспусканием и теплопроводностью при нагреве проводника. Без учета потерь теплопроводностью нагрев проводника от 7 до Т2 (на АТ) зависит от плотности тока /, причем у круглых проводнике^ на А Т влияет их диаметр d, ay плоских — отношение сечения F к периметру П провод­ника:

АГ=-Н - Р— ■ АТ = Р - Р — к ' 4 k ' П

Рис. 3. Схема точечной сварки (а) и сварные точки (б)

Из равенств видно, чем меньше d или F/П, тем для нагрева про­водников от 7 до одинаковой температуры Т2 (на АТ) необходимо большее /'.

При точечной сварке проводник состоит из двух де­талей и к сопротивлению 2Ra (рис. 1) добавляется контактное сопро­тивление Rh И переходные сопротивления Rgд между электродами 5, 6 и деталями 7, 8. Общее сопротивление между электродами Rgg = 2Rn -f + Ru + 2ЯЭД.

Сопротивление Rk по мере нагрева и дефор­мации деталей уменьшается, а сопротивление Rn растет. Начальный нагрев контакта усиливается с уменьшением усилия сжатия Рс, однако при этом из-за роста RgJt возможен перегрев элект­родов. При чрезмерных Рс тепловыделение в контакте уменьшается, а электроды сминаются.

Сварочный ток /0 при контактной сварке за­висит от электродвижущей силы Ег источника, активного R и индуктивного X сопротивлений сварочного контура машины и деталей.

/„

Большие токи в сварочном контуре получают редко, понижая напряжение сети трансформатором. Для уменьшения R и X при больших /0 проводники контура сближают и изготавливают из меди
или ei_ сплавов (иногда из алюминия) большого сечения, уменьшают количество переходных контактов и размещают трансформатор как можно ближе к свариваемым деталям.

Контактную сварку классифицируют по форме сварного соединения (рис. 2), роду сварочного тока и по виду источника энергии.

Точечная контактная сварка — вид контактной сварки, при котором соединение деталей происходит на участках, огра­ниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передаю­щих усилие Рс.

При точечной сварке детали обычно располагают на нижнем электроде 1 (рис. 3, а). После опускания верхнего электрода 3 и сжатия деталей усилием Р0 по цепи пропускают ток, нагревающий детали до плавления на небольших контактируемых участках 2, на­зываемых точками (рис. 3, б). Затем верхний электрод поднимают и

детали перемещают в новое положение.

Шовная контакт­ная сварка — вид кон­тактной сварки, при котором соединение деталей внахлест­ку в виде непрерывного и прерывистого шва выполня­ется вращающимися диско­выми электродами.

При шовной с в а р - к е соединение состоит из ряда точек, образующих свар­ной шов (рис. 4, б), а элект­роды 1 и 2 (рис. 4, а) перемещают детали или катятся по ним. Если расстояние между точками за счет удлинения пауз между импуль­сами тока увеличить, то вращающимися электродами можно полу­чить производительную точечную сварку.

Стыковая контактная сварка — вид контактной сварки, при котором соединение свариваемых деталей происходит по поверхности стыкуемых торцов.

При стыковой сварке зажатые электродами с усилием Р8а)К детали соединяются по всей поверхности их контакта при осадке усилием Р0 после местного нагрева соединяемых концов (рве. 5, о). Усилие Р3аш обычно значительно больше Рс. После сварки ДЄТвЙ8і имеет в стыке грат (рис. 5, б), который часто удаляется механической обработкой.

Рис. 8. Электроды точечных (а), рельефных (б), стыковых (в) и шовных (г) машин

Рельефная сварка — вид контактной сварки, при котором соединение деталей происходит на отдельных участках по заранее подготовленным или естественным выступам.

При рельефной сварке детали контактируют по высту - нам-рельефам (рис. 6, а) и сжимаются между электродом 3 и контактной ■литой 1 с электродными вставками 2 или без них. Рельефная сварка может осуществляться по одному или нескольким (рис. 6, б) релье­фам одновременно.

Шовно-стыковая сва рка — вид контактной сварки, при котором стыковой шов образуется последовательным нагревом и сжатием соединяемых кромок. При шовно-стыковой сварке зажатые в приспособлениях или прихваченные детали 1 и 2 сжимаются одним или двумя вращающимися дисковыми электродами 3 и 4 (рис. 7, а). Соединение формируется при деформации концов деталей и почти полном устранении нахлестки (рис. 7, б).

При всех видах контактной свар­ки сваренную деталь или узел осво­бождают от электродов при выклю­ченном токе.

if

6 7 8

Рис. 10. Конструктивная схема сты­ковой машины:

1 — станина, 2 — трансформатор, 3 — токо - подводы, 4, 7 —* электроды, 5, 8 — меха­низмы зажатия, 6,9 — неподвижная и по­движная плиты, 10 — привод перемещения, U — система охлаждения

Для каждого вида сварки создана серия универсальных и специ­альных мащин. Технические требования к контактным машинам из­ложены в ГОСТ 297—73.

Контактные машины по назначению подразделяют на точечные, рельефные, стыковые, шовные и шовно-стыковые. Каждый тип машин имеет свои электроды 1 и 2 (рис. 8). Для всех машин (рис. 9) характерно наличие трансформатора 1 (или другого преобразователя энергии), переключателя ступеней 2, включателя тока 3, станины 4, привода электродов 8 с консолями 5 и б, токоподводов 9 и 10, устройств для крепления электродов 7 и аппаратуры управления 11 с механи­ческими, электрическими, гидравлическими и другими устройствами и узлами машины. Конструктивно-типовые точечные и рельефные ма­шины похожи. Машины для шовной сварки имеют дополнительный при­вод электродов, а машины для стыковой сварки (рис. 10) — привод для сближения деталей с небольшими скоростями при оплавлении и боль­шими — при осадке.

В новой системе обозначения машин первая буква характеризует тип машины: У — установка, А — автомат, М — машина, К — комп­лекс, П — полуавтомат; вторая — вид сварки, две первые цифры —
номинальный ток в кА, а две последние — модель машины. Так, мо­дель 5 точечной машины g номинальным током 2G кА обозначается МТ-20.05.

Иногда после двух первых букв ставится третья, уточняющая тип машины: М — многоточечная, К — конденсаторная, В — с выпрям­лением гока в сварочном контуре.