Мощность и энергия, выделяющиеся на участке электрод—электрод при точечной и шовной сварке

В процессе контактной сварки объем металла, оказывающийся в сфере эффективного воздействия управляемых параметров, может быть жестко регламентирован лишь совокупностью заданий тока, времени его действия, усилия сжатия электродов и радиуса их рабочей поверхности. При наличии внешних возмущений названный объем не является постоянным. Даже в условиях сварки деталей неизменной заданной толщины из одного и того же металла для формирования литого ядра заданных неизменных размеров может потребоваться различное количество энергии и расхода мощности. Очевидно, если возмущения воздействуют на канал управления током, то стабилизация мощности и энергии практически гарантирует расплавление металла в заданном объеме. При отклонениях параметров, регламентирующих площадь контакта ( и ) объем металла, подлежащий воздействию, изменяется, и для его гарантированного расплавления требуется изменить количество энергии или мощности, выделяющейся между электродами с учетом .случайных отклонений  и . Нарушение этого условия приводит к уменьшению зоны расплавления либо к выплеску.

Отмеченный выше эффект саморегулирования в какой-то мере стабилизирует процесс.

Целесообразность стабилизации энергии или мощности, выделяющейся между электродами, иногда подтверждают высокими технологическими показателями машин, работающих на энергии, запасенной в конденсаторах (конденсаторных машин). Безусловно, стабильность энергетических параметров оборудования является одним из наиболее важных его достоинств. Однако только этим обстоятельством нельзя объяснить высокие технологические показатели. Монотонный, плавный импульс, отсутствие резких перепадов в плотности тока создают условия, при которых возможно применение весьма жестких режимов сварки, отличающихся оптимально высокой плотностью тока в зоне расплавления и высоким  на границе расплавления. Более высокая плотность тока создает запас по  для достижения  в любых условиях. Перепады плотности тока, характерные для любого другого оборудования контактной сварки, создают условия для образования выплесков металла, а это заставляет снижать среднюю плотность тока и переходить к более мягким режимам, что снижает  на границе расплавления и делает металл в более широкой зоне несколько пластичнее, мягче, и поэтому весьма малые колебания параметров  и  вызывают более значительные колебания объема, оказывающегося в сфере эффективного действия управляемых параметров процесса. Таким образом, преимущества конденсаторных машин определяются не столько стабильностью энергии, дозируемой для формирования литого ядра, сколько законом рационального расходования этой энергии. На машинах других типов не удается обеспечить столь рациональный закон расходования заданного неизменного количества энергии, а просто стабилизация количества энергии, выделяемой в зоне сварки, не дает желаемого эффекта.

Казалось бы, что стабилизация мощности , рассеиваемой между электродами, в какой-то мере может регламентировать закон выделения энергии. Однако эффективно регулировать мощность, рассеиваемую между электродами, с применением системы обратной связи, удается лишь на однофазных машинах, работающих на промышленной частоте. Значительные пульсации плотности тока не позволяют применять столь жесткие режимы сварки, как на конденсаторных машинах, поэтому утрачиваются основные технологические преимущества метода стабилизации качества сварки.

В некоторых случаях стабилизация мощности, выделяющейся между электродами с использованием замкнутой системы регулирования, может быть полезной, так как такие возмущения процесса, как возрастание , , «шунтирование» и т.п., не только увеличивают объем металла, на котором рассеивается выделяемая энергия, но и уменьшают количество этой энергии. Стабилизация  эквивалентна при  неизменному значению энергии . При этом жестко регламентируется закон ее выделения, что обеспечивает устранение самопроизвольного уменьшения . Известны результаты исследований свойств регуляторов, стабилизирующих , и в том числе их технологические испытания при сварке низкоуглеродистой стали. Установлено улучшение процесса за счет стабилизации  по сравнению с незамкнутой системой управления процессом даже при возмущениях по  и . В то же время при исследовании статистическими методами зависимости качества сварки (, ) алюминиевого сплава Д16АМ на низкочастотной машине от параметров режима сварки, к которым кроме , , ,  были отнесены ,  и другие численные их сочетания, было установлено, что в уравнение регрессии параметры и  включать нерационально, так как их коэффициенты регрессии незначимы на заданном оптимальном уровне. Применение низкочастотной машины предопределило мягкий режим сварки, принятый на основании предыдущего опыта за оптимальный вариант. Вероятно это послужило причиной того, что была фиксирована столь слабая связь  и  с качеством сварки.

Системы управления, работающие на принципе обратной связи по параметрам  и , промышленного применения не получили. Существенным препятствием для применения хотя бы пассивно действующих, контролирующих устройств на основе измерения и , являются технические трудности создания быстродействующих, точных, надежных и достаточно простых по устройству множительных функциональных элементов.

Вероятно, контроль величин  или  на данном этапе целесообразно применять для совокупной оценки стабильности энергетических параметров оборудования (, , ) или фиксирования факта воздействия внешних возмущений, не связывая результаты измерений с окончательной оценкой качества соединения «годен» — «не годен».

Это интересно

Однокорпусные одностенные резервуары используются для хранения различных видов жидкостей: нефтепродукты, спирт, вода и др. Как правило, резервуары изготавливаются из низкоуглеродистой стали Ст3 при условии эксплуатации до температур -20°С при более низких температурах применяется сталь 09Г2С, толщина типовой конструкции стенки до 4 мм. Резервуары изготавливаются цилиндрической формы с коническими или с плоскими днищами. Конструкция резервуаров предусматривает металлические опоры, люк, патрубки различного назначения, металлоконструкции лестниц, площадки обслуживания и др. Для дополнительной прочности металлоконструкции внутри резервуара могут устанавливаться диафрагмы.