ОСНОВЫ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

СВАРКА АККУМУЛИРОВАННОЙ ЭНЕРГИЕЙ

Сварка аккумулированной энергией - технологический процесс получения неразъемного соединения, за счет выделения заранее нако­пленного количества энергии.

Различают шесть способов сварки: конденсаторная или электро­статическая, электромагнитная, аккумуляторная или электрохимиче­ская, кинетическая или инерционная, электромагнитного поля и упру­гих элементов, энергией импульсного электрического генератора с подвижным индуктором. В промышленности наибольшее распростра­нение получила конденсаторная сварка (КС).

При КС аккумулирующей системой является батарея конденса­торов. При нахождении переключателя ПК в положении 1 (рис. 7.1) конденсатор заряжается от источника постоянного тока (выпрямитель, генератор, аккумулятор). При перемещении ПК в положение 2 кон­денсатор разряжается или непосредственно на сварочный контур (бес - трансформаторная схема) или на первичную обмотку сварочного трансформатора (трансформаторная схема). В зависимости от вида сварочного контура различают: стыковую КС (сопротивлением, удар­ная КС оплавлением, сплавлением в шарик,); точечную; роликовую; дуговую.

При стыковой ТС сопротивлением (рис. 7.2, а) заготовки закре­пляются в губках стыковой машины, после чего обе заготовки сбли­жаются до соприкосновения и сжимаются. Переключение ПК в поло­жение 2 осуществляется разряд конденсатора. При стыковой ударной КС (рис. 7.2, б) разряд конденсатора происходит в момент ударного контакта заготовок. Если освободить защелку 3, то пружина 4 пере­местит заготовку 5 навстречу заготовке 6. Перед соударением загото­вок возникает мощный дуговой разряд за счет энергии накопленной конденсатором. Теплота разряда расплавляет торцы заготовок. Дейст­вие роликовой КС (рис. 7.2, г) основано на периодической зарядке - разрядке конденсатора. Зарядка конденсатора до амплитудного зна­чения вторичной цепи сетевого трансформатора Тр1 осуществляется через вентиль В1. накопленная энергия через вентиль В2 поступает на первичную обмотку сварочного трансформатора Тр2. Индуцирован­ные во вторичной обмотке Тр2 кратковременные импульсы тока по­зволяют получить сварной шов. При дуговой КС оплавлением (рис.

7.2, д) заряд от конденсатора подается в сварочную цепь, состоящую из заготовок 5 и вольфрамового электрода 7. Включение генератора высокой частоты позволяет обеспечить электрической пробой воз­душного промежутка между заготовками и электродом. Дуговой раз­ряд конденсатора позволяет сварить заготовки.

Нагрев металла при КС характеризуется высокими скоростями (до 600000 градусов Цельсия в секунду). Незначительное время свар­ки (10"3... 10-4 с) предопределяет незначительность потерь тепла на на­грев околошовной зоны. Возникающее температурное поле имеет рез­ко выраженную неравномерность. Эту неравномерность можно объ­яснить эффектом Пельтье, суть которого состоит в следующем. В раз­личных металлических материалах средняя энергия электронов раз­лична. При нагреве изменение этой энергии зависит от количества примесей в материале. Кроме того, у металлов энергия электронов в расплавленном и твердом состоянии неодинакова. Если пропустить электрический ток через контакт расплавленного и твердого однород­ного материала или через контакт разнородных материалов, то на­блюдаются следующие явления: Если направление тока соответствует перемещению электронов от металла с большей средней энергией электронов, то происходит передача избытка энергии (энергии Пель­тье). При изменении направления тока (перемещение электронов в металл с большей средней энергией электронов) происходит охлажде­ние металла. Неравномерность нагрева сварочной зоны (по линии раз­дела «жидкая - твердая» фаза) позволяет нагревать околошовную зону до температур, при которых металл сохраняет прочность достаточную для сопротивления сжимающим усилиям. Кроме того, это явление по­зволяет сваривать разнородные металлы и оказывает благоприятное влияние на формирование структуры металла при его охлаждении.

Энергия, накопленная конденсатором при зарядке равна: A=0,5CU210-6. Поэтому, при неизменных величинах емкости конден­сатора (С) и напряжения зарядки (U) в конденсаторе накапливается определенное и точное количество энергии. Это определяет высокую стабильность качества сварки. Строгая дозировка количества накап­ливаемой энергии и получение достаточно малых ее величин обуслав­ливает возможность сварки фольговых материалов. Высокие плотно­сти тока и малое время сварки обеспечивают высокую концентрацию энергии в зоне сварки. Это позволяет получить малую зону термиче­ского влияния и сваривать материалы с высоким коэффициентом теп­лопередачи. Высокие скорости нагрева позволяют сваривать заготов­ки с отношением толщин до 1: 10000.

КС применяется при сварке цветных и черных сплавов толщи­ной от 0,001до 3 мм. Получать прочноплотные соединения внахлестку или с отбортовкой. Соединять заготовки малых сечений (до 30 мм2) между собой или с заготовками произвольного профиля.