Контактная сварка является одной из наиболее важных видов сварки. Была изобретена 90 лет тому назад и далеко еще не исчерпал всех заложенных в нем возможностей. Контактная сварка по преимуществу используется в массовом или серийном производстве однотипных изделий. Дальнейшее развитие контактной сварки требует перехода к механизированному и автоматизированному массовому и крупносерийному производству при широкой электрификации. Однако во многих отраслях промышленности такие условия еще не созданы.

Контактная сварка: принцип работы

Рассматриваемый способ работы электрической контактной сварки основан на разогреве металла проходящим по нему током. Количество тепла, выделяемого в металле, определяется законом Джоуля — Ленца:

где Q — количество тепла, кал;
I — ток, А;
R — сопротивление на пути тока, Ом;
t — время прохождения тока, сек.

При контактной сварке путь тока неоднороден, особенно большое сопротивление возникает в контакте между свариваемыми частями, поэтому путь тока и прилегающая к нему зона металла разогреваются особенно быстро, интенсивно; в дальнейшем, в ходе контактной сварки и соединения деталей в одно целое, сопротивление контакта постепенно исчезает.

Контактная сварка требует более мощных источников питания

В контактной сварке уже в малых контактных машинах ток измеряется тысячами ампер, а в более крупных — десятками тысяч. В то же время необходимое для контактной сварки напряжение U = JR очень мало и составляет обычно всего несколько вольт. Дело в том, что все металлы имеют большую электропроводность и малое удельное сопротивление, поэтому для быстрого нагрева металла и компенсации потерь тепла необходимо пользоваться большими сварочными токами. Для получения сварочного тока с такими необычными параметрами нужны специальные источники питания. Обычно в подобных случаях пользуются понижающим трансформатором, являющимся источником питания, с большим коэффициентом трансформации, и имеющим всего один виток во вторичной обмотке. При коэффициенте трансформации, равном, например, 100, примерно в 100 раз уменьшается напряжение и во столько же раз увеличивается ток во вторичной обмотке трансформатора, по сравнению с первичной.

Принцип работы сварочного трансформатора в контактной сварке

В сварочном трансформаторе величина сварочного тока может изменяться регулятором, меняющим число включенных витков первичной обмотки и тем самым — коэффициент трансформации и сварочный ток. Включение и выключение сварочного тока производится в первичной цепи прерывателем, такие прерыватели часто имеют сложное устройство, поскольку требуемая точность момента включения достигает сотых и даже тысячных долей секунды. Сварочный трансформатор с регулятором обычно встраивается в корпус машины для контактной сварки и конструктивно составляет с ней одно целое.

Контактная сварка как сварка давлением. Виды контактной сварки

Контактная сварка относится к способам сварки давлением, так как после достижения необходимого нагрева соединяемые части сдавливаются осадочным устройством, на чем и заканчивается процесс сварки.

Контактная сварка подразделяется на несколько видов, причем во всех случаях электрическая часть машины бывает примерно одинаковой. По форме соединения различают такие виды контактной сварки: стыковую. точечную и шовную .

Трансформаторы для контактных сварочных машин

Являются понижающими, как и для дуговой сварки.

Для повышения КПД сварки контактных машин делают трансформаторы с жесткой характеристикой и высоким КПД. Коэффициент трансформации намного выше 2-4,6. Это позволяет вторичную обмотку выполнять в виде одного витка.

Учитывают, что при контактной сварке токи во вторичной цепи от 2000-5000 А до 150000 А . При воздушном охлаждении допускается j = 2…3 А/мм2. Чтобы снизить сечение обмоточных проводов, охлаждение у вторичной обмотки делают водяное, j = 30 – 50 А/мм2.

Из-за того, что параметры по толщине, подготовки поверхности и т.д. не стабильны, то для контактных машин с целью получения качественного соединения нужно предусмотреть регулирование номинальной величины U, для машин средней мощности – 8 ступеней регулирование напряжение на второй обмотке.

Расчетное номинальное напряжение на 7-ой ступени, 8-ая ступень максимальная.

Для изменения вторичного напряжения используют секционирование первичной обмотки.

Такой тип соединения принимают для машин малой мощности.

Для машин с высокой мощностью секционирование не позволит получить повышение напряжения превышающего Uсети.

KT = 160; I2MAX = 16000 A

Для того, чтобы облегчить ремонт трансформатора, улучшить условия охлаждения первичной и вторичной обмотки и равномерно нагрузить рабочее сечение отдельных секций трансформатора, для контактных машин делают с дисковыми обмотками.

Схема секционирования первичной обмотки, обеспечивающая подключение отдельных секций как последовательно, так и параллельно. Если первичную обмотку разбить на секции, то число витков можно регулировать не только уменьшая или увеличивая их количество, но и включая их последовательно или параллельно.

Если все секции включены последовательно, будем иметь наибольшее W1, W1→I2min.

Если все секции включены параллельно, то W1→I2max.

При последовательном включении замыкают клеммы выключателя 1. При параллельном замыкают 2,3. I, III, V – одна параллельная ветвь; II, IV, VI – вторая параллельная ветвь.

При замыкании 2 и 3 последовательно замыкаются витки секции I, III, V и II, IV, VI, при этом число витков минимально, максимальный ток первичной и вторичной обмотки, но по сечению ток распределяется параллельно, следовательно, уменьшается сечение шин и провода в 2 раза. Существуют комбинации подключения контактов 1,2 и 3. Часть витков секции может быть подключено параллельно, а часть последовательно, в результате мы будем иметь промежуточное значение.

N1→I – VI посл.
N2→I-II, IV-V
N8→I,II,V
II,IV,VI

Сечение первичной и вторичной обмотки определяется длительными токами I1длит и I2длит

I1H можно вычислить как

Сечение магнитопровода трансформатора:

Можно менять напряжение от максимального до минимального через 7 ступеней:

Оборудование для контактной сварки Итальянской компании TSR

Передовая в технических инновациях, итальянская компания TSR за эти годы сумела стать партнером и координационным центром для многих малых и средних предприятий, готовых к автоматизации производственного цикла и увеличению производительности предприятия в сфере производства металлической мебели.

Установки контактной точечной сварки компании TSR предназначены для автоматической или полуавтоматической сварки и сборки металлических полок, дверей, стеллажей, бытовой техники, сетки, решетчатого напольного покрытия и т.д.

Серия CART MF представляет собой конструкцию с медным столом и верхней консоли. Консоль перемещается вдоль оси Х, а сварочная головка перемещается вдоль консоли по оси Y в автоматическом режиме и управляется посредством ЧПУ. Рекомендуется для сварки листового металла, где нет однотипной продукции и важна скорость, точность и качество готового изделия.

Вариации сварочных модулей:

Автоматическая сварочная установка серии MODULIT MF представляет собой «С» образную конструкцию с двумя управляемыми осями, стол движется вдоль оси Х и Y. Установка управляется посредством ЧПУ.
Рекомендуется для сварки листового металла, где важен эстетический вид готовой продукции.

Установки могут оснащаться столом загрузкивыгрузки.

Данная конструкция применяется и в автоматическом комплексе сварки дверей:

Полуавтоматическая установка контактной точечной сварки для приварки рёбер жёсткости или профилей к металлическим полкам или стеллажам.
Предлагаемая установка представляет собой сварочную машину с подвижным порталом и 12+12 сварочными головками, установленными одна за одной с одинаковым расстоянием между собой.

Установки предназначены для применения в различных областях, в том числе:

• Сварка основания
• Сварка дверей
• Сварка ящиков
• Сварка усилителей на полках и дверях
• Сварка шпилек и петель на двери
• Сварка системных блоков ПК
• Сварка металлической проволоки/сетки

Электросварочные аппараты для сварки сеток, решетчатого напольного покрытия и т.д.
Установки работают как в автоматическом так и в полуавтоматическом режиме, с ручной подачей прутков или с бухты.

Применение:

• Ограждения для предотвращения аварийных происшествий
• Держатели кабельных желобов
• Решетчатые настилы т.д.

Роботизированная сварка двери:

Линия производства сварной сетки:

Контактная сварка / Кочергин К. А. Л. Машиностроение, 1987. 240 с.

В книге изложены основы теории в технологии всех способов контактной сварки. Описаны электротепловые, энергетические и металлофизические процессы в свариваемых контактах и сварных соединениях. Рассмотрены вопросы проектирования оборудования, организации производства и контроля качества контактной сварки. Все технологические процессы и способы контактной сварки даны применительно к типовым конструкциям и деталям из сталей и сплавов, используемых в машиностроении и приборостроительной промышленности.
Книга предназначена для технологов и руководителей сварочных участков и цехов.

Контактная сварка скачать книгу бесплатно

Предисловие
Введение

Глава 1. Свариваемый контакт и процессы его активации

1.1. Структура и геометрия металлических поверхностей
1.2. Холодный металлический контакт
1.3. Физическая сущность активации свариваемых контактов
1.4. Теория электрических сопротивлений свариваемых контактов
1.5. Взаимодействие механической и электрической энергия с металлом при сварке

Глава 2. Основы теории процессов контактной сварки

2.1. Элементы теории потоков применительно к контактной сварке
2.2. Электрический ток в свариваемых деталях и конструкциях
2.3. Выделение теплоты в процессе протекания тока при стыковой сварке
2.4. Нагрев металла в процессе точечной и рельефной сварки
2.5. Особенности нагрева металла при шовной сварке

Глава 3. Технология стыковой сварки

3.1. Выбор способа стыковой сварки для типовых соединений
3.2. Формирование соединений при различных способах стыковой сварки
3.3. Расчет режимов стыковой сварки
3.4. Технологические циклы стыковой сварки
3.5. Энергетика свариваемых стыковых контактов

Глава 4. Технология точечной и рельефней сварки

4.1. Формирование точечно-сварных сочинений
4.2. Технологические циклы точечной сварки
4.3. Расчет режимов точечной и рельефной сварки
4.4. Типовые конструкции для применения точечной и рельефной сварки
4.5. Технологическая оснастка сварочных контуров точечных и шовных машин
4.6. Прочностные свойства точечно-сварных соединений

Глава 5. Технология шовной сварки

5.1. Формирование соединений при контактной шовной сварке
5.2. Расчет режимов шовной сварки

Глава 6. Контактные машины и организация производства контактной сварки

6.1. Общие сведения о машинах для контактной сварки
6.2. Технологические характеристики контактных машин
6.3. Проектирование технологии контактной сварки и выбор контактных машин
6.4. Поточные линии контактной сварки
Приложение
Список литературы

Источники: www.welding.su, ruswelding.com, www.smartm.com.ua, www.materialscience.ru