Общее сопротивление деталей при точечной, шовной и рельефной сварке

При протекании сварочного тока общее сопротивление, например, двух деталей одинаковой толщины, существенно изменяется. Характер изменения регистрируют осциллографом с использованием измерительной схемы (рис. 1, а). При этом измеряют (вибратором ВТ) напряжение  и напряжение, пропорциональное сварочному току (вибратор В2). По полученным данным с учетом масштабов напряжений вычисляют . В качестве датчика тока, как правило, используют ДСТ-1. Кинематическая кривая изменения  обычно имеет падающую характеристику (рис. 1, б).

Рис. 1. Схема измерения и кинетика изменения электрических сопротивлений при точечной сварке:

а — электрическая схема измерения  и сварочного тока;

б — изменение электрических сопротивлений в процессе сварки: 1 - ; 2 - ; 3 - ; 4 -

Первый период (I) характеризуется резким спадом  за счет снижения  и , которое не компенсируется повышением  за счет увеличения . В течение второго периода (II)  практически определяется собственным сопротивлением деталей  (так как , а  невелико). Небольшой спад  определяется на этом участке увеличением площади электрических контактов, диаметры которых к концу нагрева  достигают значений  и .

Сопоставляя кинетические кривые изменения , а также конечные значения  (при сварке одних и тех же деталей), можно в первом приближении судить об изменениях плотности тока  и общей стабильности процесса сварки.

В общем случае характер изменения  зависит от свойств металла, толщины деталей, режима сварки, формы импульса тока, размеров ядра, формы рабочей поверхности электродов и т.п. Например, за цикл точечной сварки стали 08кп  увеличивается в 5…7 раз, что в значительной степени компенсирует увеличение площади контакта, и поэтому значение  мало изменяется в процессе сварки. При соединении стали 12Х18Н10Т, сплавов Д16 и ОТ4 имеет место более значительное снижение  в области II (рис. 1, б), так как  увеличивается за время сварки всего в 1,5…2 раза (рис. 2). Значение  меньше для сплавов с более низким удельным электросопротивлением (сплавы на основе меди и алюминия). С ростом толщины деталей общее сопротивление за счет увеличения площади контакта в процессе сварки и конечное его значение () заметно снижаются.

Рис. 2. Кинетика  при точечной сварке сплава ОТ4-1 (1), стали Х15Н5Д2Т (2), 12Х18Н10Т (3) и 08кп (4), сплава Д16АТ (5) толщиной 1,5+1,5 мм с использованием электродов со сферической рабочей поверхностью радиусом 75 мм

Увеличение диаметра ядра (5), которое достигается повышением силы тока и времени сварки приводит, как правило, к снижению  и . В частности,  при , равном 4, 6 и 8 мм, составляет соответственно 200, 150 и 80 мкОм (сталь 12Х18Н10Т толщиной 1,5+1,5 мм).

Изменение параметров режима точечной сварки оказывает заметное влияние на  (рис. 3) в соответствии с изменением теплового состояния металла () и площади контактов. Так, увеличение ,  приводит к росту диаметра контактов и снижению .

Рис. 3. Зависимость  от параметров режима сварки стали 12Х18Н10Т толщиной 2+2 мм:

1 — номинальный режим; 2 — повышение ; 3 — увеличение размеров рабочей поверхности, электродов; 4 — снижение ; 5 — снижение ; 6 — повышение

Переход к режимам с большим временем сварки при сохранении одного и того же диаметра ядра вызывает некоторое снижение  и  за счет уменьшения сопротивления пластической деформации и роста размеров контактов.

При точечной сварке используются электроды со сферической и плоской рабочей поверхностью.

Сварка электродами со сферической рабочей поверхностью отличается меньшими размерами контакта на первом этапе (см. рис. 4), соответственно большей плотностью тока и большей скоростью тепловыделения. Зона расплавления возникает раньше, чем при сварке электродами с плоской рабочей поверхностью, и поэтому область I на рис. 1, б характерна меньшей протяженностью и значения  в этой области заметно выше (рис. 4). При этом скорость повышения  возрастает с уменьшением радиуса сферы. Характер изменения  в области II для обоих типов электродов примерно одинаков. Однако в течение всего цикла сварки среднее значение  на 10…15 % выше для электродов со сферической рабочей поверхностью. В тоже время среднее значение  и конечный диаметр ядра изменяются незначительно; чем больше  сварочной машины, тем меньше эта разница. В процессе сварки на сферической поверхности постепенно появляется почти плоская площадка (сферическая поверхность превращается в плоскую), и начальное  заметно уменьшается.

Рис. 4. Кинетика изменения диаметров контактов (1), диаметра ядра (2) и сопротивления  (3) при точечной сварке низкоуглеродистой стали толщиной 0,8+0,8 мм:

— - сварка электродами с плоской рабочей поверхностью диаметром 4,8 мм ( даН;  А);

--- -сварка электродами со сферической рабочей поверхностью радиусом 30 мм ( даН;  А)

При рельефной сварке кинетика  в значительной мере отличается от предыдущего случая. В области I (рис. 5) происходит резкое падение сопротивления из-за быстрой деформации нагреваемого выступа. Далее в области II значение  стабилизируется, а затем (область III) вновь уменьшается в связи с расширением контактов при образовании ядра. На конечной стадии диаметры контактов и тепловое состояние металла стабилизируются, и  мало изменяется. Величина  при этом меньше, чем при точечной сварке, за счет больших размеров контактов.

Рис. 5. Кинетика изменения  в процессе сварки низкоуглеродистой стали толщиной 2+2 мм:

— - рельефная сварка,

— — — — - точечная сварка

При шовной сварке герметичным швом вследствие достаточно высокой начальной температуры последующей точки заметно снижается роль  и . В начале цикла уже не отмечается увеличение (максимума) , и полное сопротивление деталей монотонно уменьшается вплоть до момента выключения тока. Конечные значения  из-за большей площади контактов заметно меньше, чем при точечной сварке.

Это интересно

В последнее время все большую популярность приобретают металлоконструкции различного назначения. Наиболее популярны металлоконструкции, предназначенные для дачных или приусадебных участков. Это могут быть: парники, гаражи, навесы, беседки, теплицы, ангары, мебель различного назначения, заборы, ворота и др. Как правило, каждый проект металлоконструкции требует индивидуальный подход, в зависимости от пожеланий и художественного вкуса заказчика, а также необходимых технических условий на изготовление. Производством металлоконструкций в Московской области занимается компания «Металл-Плюс», имеющая завод в Наро-Фоминске и успешно сотрудничающая с заказчиками со всего региона.