Вопросы технологии двусторонней двухточечной сварки

Канд. техн. наук Л.В. Глебов (завод «Электрик»)

Многоэлектродная сварка, как правило, требует создания специализированного оборудования. Особое внимание при этом должно уделяться выбору системы токоподвода к свариваемым деталям, оказывающей существенное влияние как на конструкцию машины, так и на сварочный процесс.

Многолетним опытом установлено, что предельная толщина деталей из малоуглеродистой стали, свариваемых двухточечной сваркой с односторонним токоподводом, в зависимости от шага точек равна 1,2…1,5 мм. При большей толщине применяют двустороннюю двухточечную сварку.

Несмотря на довольно большое распространение двусторонней двухточечной сварки, ее технология изучена недостаточно и выбор режимов сварки проводится опытным путем. Это затрудняет проектирование и эксплуатацию оборудования.

При двусторонней двухточечной сварке токи шунтирования несколько меньше, чем при односторонней [1, 2]. Однако и здесь они существенно влияют на сварочный режим. Исходя из принципиальной схемы процесса (рис. 1), не трудно рассчитать сварочный ток и токи шунтирования в верхнем и нижнем листах по следующим соотношениям:

                   (1)

Рис. 1. Эквивалентная схема двусторонней двухточечной сварки

При равенстве сопротивлений  и , имеющем место при сварке деталей равной толщины и одинаковой конфигурации

                 (2)

Если верхняя деталь имеет разрыв между электродами, соотношения токов равны:

.                  (3)

По аналогии эти соотношения можно найти и при разрыве нижней детали.

Следует отметить, что входящие в формулы сопротивления изменяются в процессе сварки. Поэтому расчет может быть выполнен для каких-то начальных, конечных или средних значений сопротивлений. Для практических целей достаточно найти распределение токов в конце сварки. При определении режима двусторонней двухточечной сварки так же, как и при односторонней двухточечной сварке, приходится учитывать ток шунтирования и выбирать исходный режим сварки (сварка одной точки с двусторонним токоподводом) в зависимости от, шага между точками. Чем он больше, чем меньше ток шунтирования и тем жестче может быть исходный режим.

На рис. 2 приведены зависимости  от шага точек, построенные по данным работ [1, 2]. Рассмотрим пример определения параметров режима двусторонней двухточечной сварки.

Рис. 2. Зависимость  от шага точек при двусторонней двухточечной сварке малоуглеродистой стали: 1, 2 и 3 — полосы шириной 75 мм; толщиной 2+2 мм; 3+3 мм и 4+4 мм (опытные данные [1]); 4, 5, 5 и 7 — листы бесконечной ширины толщиной 2+2 мм; 3+3 мм; 4+4 мм и 5+5 мм (расчетные данные [2])

Необходимо сварить детали из малоуглеродистой стали толщиной 3+3 мм с шагом 60 мм, прочность каждой точки должна быть не менее 4000 кг. На одноточечной машине (МТП-75) такая точка может быть сварена при  А,  сек,  кг,  мм. Ток шунтирования при  мм и  мм (рис. 2, кривая 4) равен .

При двусторонней двухточечной сварке должны быть:  А, остальные параметры неизменны, как при одноточечной сварке, т.е.  сек,  кг,  мм.

Проверка на образцах при двусторонней двухточечной сварке дала откорректированный режим  А,  сек,  кг.

При этом плотность тока в контакте электрод—деталь не должна превышать 400…420 А/мм².

При сварке реальных изделий необходимо в зависимости от их жесткости увеличивать  в 1,1…1,3 раза. Для компенсации этого увеличения желательно в этих же пределах удлинить время сварки. Подобранный режим следует проверить как на образцах, так я на изделия.

После подбора режима двухточечной сварки необходимо установить возможность его воспроизведения на конкретной машине. Для этого целесообразен общепринятый метод построения внешней характеристики и линия падения напряжения на свариваемых деталях. Однако в случае двухточечной сварки метод построения внешних характеристик я определения сопротивления свариваемых деталей несколько отличается от рекомендованного ГОСТом 297—61 и зависит от конфигурации свариваемых деталей.

Одна из наиболее часто применяемых схем многоэлектродной двусторонней сварки приведена на рис. 3. Построение внешней характеристики — зависимости напряжения на электродах ,  и ,  от тока  или  проводится по круговым диаграммам, по данным опытной оценки характеристик холостого хода и короткого замыкания. Характеристики холостого хода снимаются как и на обычных машинах для контактной сварки. Характеристики короткого замыкания снимаются в зависимости от того, как проводится сварка — на двух или одновременно на четырех электродах. В первом случае и характеристика снимается на двух электродах, во втором — на четырех. Опыт короткого замыкания проводится раздельно для верхнего и нижнего трансформаторов при замыкании их на медную планку, устанавливаемую взамен свариваемых изделий. Внешняя характеристика каждого трансформатора, построенная по данным опытов холостого хода и короткого замыкания четырех электродов, дает зависимость вторичного напряжения от тока в двух параллельных витках. Ток в каждом витке, при равенстве сопротивлений нагрузки, равен половине общего тока. Для удобства расчетов эту характеристику лучше перестроить для одного витка.

Рис. 3. Принципиальная схема двусторонней двухточечной сварки четырьмя электродами

Сопротивления нагрузки верхнего и нижнего трансформаторов для построения линии падения напряжения будут:

;            (4)

.

Внешние характеристики трансформаторов должны быть подобраны так, чтобы соблюдалось равенство (рис. 4)

Рис. 4. Внешне характеристики с линиями падения напряжения на свариваемых деталях

.            (5)

При равенстве сопротивлений  и  сопротивления нагрузки для обоих трансформаторов одинаковы и равны

.            (6)

Если верхняя деталь имеет разрыв между электродами, сопротивление нагрузки трансформаторов для построения линии падения напряжения будет:

             (7)

Внешние характеристики трансформаторов в этом случае также должны быть подобраны с соблюдением равенства (5). Аналогично можно получить значения  и  при разрыве между электродами нижней детали.

Найдя вторичный ток трансформаторов, не трудно рассчитать по приведенным выше соотношениям (1, 2, 3) значение сварочного тока и убедиться в возможностях воспроизведения заданного режима сварки по току.

Вывод

Приведенная методика позволяет рассчитать сварочный ток при двусторонней двухточечной сварке и установить режим сварки с учетом требуемой прочности соединения шага между электродами и допустимой плотности тока в электродах, а также проверить пригодность многоэлектродной машины для сварки заданного соединения по внешним характеристикам сварных трансформаторов.

Литература

1. Злобин Г.И. Шунтирование тока при двухточечной сварке. «Сварочное производство», 1961, №. 1.

2. Тазьба С.М. К расчету токов шунтирования при контактной Двухточечной сварке. «Автоматическая сварка», 1961, № 2.

Источник: журнал «Сварочное производство» № 10, 1969г.