2.1. Стыковая сварка сопротивлением
Основные параметры стыковой сварки сопротивлением: сила сварочного тока I, усилие осадки РОС, установочная длина LH., припуск на осадку СОС, время нагрева tСВ.(табл. 2).
Сила сварочного тока I (в A) подсчитывается по формуле: I = F · j,
где F– площадь сечения свариваемого прутка, мм2;
j– плотность тока, А/мм2 (определяется по табл. 1 в зависимости от площади сечения прутка).
Таблица 1
Ориентировочные величины плотности тока и времени нагрева
от площади сечения прутка при стыковой сварке сопротивлением
| Площадь сечения прутка, мм2 | Плотность тока, А/мм2 | Время нагрева, сек. |
| 0,2 – 0,3 0,6 – 0,8 0,8 – 1,0 1,0 – 1,5 1,2 – 2,0 1,4 – 2,5 1,6 – 3,0 1,8 – 3,5 2,0 – 4,0 2,2 – 4,5 |
Величину усилия осадки POС (в кгс) подсчитывают как произведение удельного давления осадки р на площадь сечения свариваемого прутка F: РОС = р · F,
При сварке малоуглеродистой стали удельное давление принимается равным 2 – 5 кгс/мм2.
Установочная длина LН(в мм) – расстояние от торца заготовки до внутреннего края электрода стыковой машины, измеренная до начала сварки. Длина LН зависит от теплофизических свойств металла, конфигурации стыка и размеров заготовки. При недостаточной установочной длине детали прогреваются недостаточно, т.к. тепло интенсивно отводится в губки. Завышение ее сопровождается перегревом деталей и увеличением длины деформируемого участка. Кроме того, возможны перекосы или несоосность торцов вследствие потери устойчивости. Для углеродистых сталей установочная длина равняется LН = (0,5 – 0,7) d, где d- диаметр свариваемого прутка, мм.Припуск на осадку СОС(в мм) распределяется на осадку под током и осадку без тока. Если осадка недостаточна, в стыке остаются окислы и раковины, наблюдаются непроваренные участки. При завышении величины осадки качество стыков также понижается вследствие искривления волокон и перегрева металла.
Для прутков припуск на осадку определяется: 
Время нагрева tсв (в сек) – время прохождения тока через заготовки зависит от плотности тока и площади сечения свариваемого прутка (табл. 1). Завышенное время нагрева является одной из причин возникновения окислов в стыке и образования малопластичной перегретой структуры металла.
Таблица 2
Расчет параметров стыковой сварки сопротивлением
| № п/п | Наименование параметра | Расчетная формула | Численное значение |
| Диаметр свариваемого прутка d, мм Площадь сечения прутка F, мм2 Плотность тока j, A/мм2 Сила сварочного тока I, А Удельное давление осадки Р, кгс/мм2 Усилие осадки Poc, кгс Установочная длина LH, мм Припуск на осадку СОС, мм Время нагрева tCВ, сек. | Прил. 3 Табл. 1 Табл. 1 |
2.2. Роликовая сварка
Типы соединений для роликовой сварки выбирают с учетом толщины и материала заготовки, а также условий работы изделия.При изготовлении сосудов предпочтительнее соединение с отбортовкой. При таком соединении деталь во время сварки не вводится в сварочный контур машины, следовательно, сохраняется постоянной величина силы сварочного тока.Введение в сварочный контур машины магнитных материалов, например, заготовок из малоуглеродистых сталей, вызывает рост индуктивного сопротивления, в результате чего уменьшается сила сварочного тока. Ширина отбортовки для стальных заготовок толщиной 1 – 2 мм находится в пределах 12 – 18 мм.Широко применяют соединение внахлестку, которое при роликовой сварке обеспечивает высокую прочность и плотность швов. Величину нахлестки берут в пределах 10 – 18 мм.
Рекомендуемые параметры режима непрерывной роликовой сварки следующие (табл. 3):
1. Диаметр отдельных точек dm (в мм), зависящий от толщины свариваемых деталей, определяется: dm = 2 · S + 2,
где S – толщина более тонкой из свариваемых деталей, мм.
2. Площадь контакта F, мм2: F = π ·d2m / 4
3. Сила сварочного тока I (в A) зависит от плотности тока и площади контакта электрод-деталь и определяется по формуле: I = F · J
4. Шаг точек а (в мм) определяется из уравнения: a = (0,5 – 0,7)·dm
Примечание: Уравнение приведено для плотных швов; в неплотных швах точки могут не перекрываться и для получения плотного шва расстояние между центрами сварных точек при больших скоростях сварки берётся не более 2-3 мм (шаг точек).
5. Скорость сварки VСВ (в м/мин) определяется по формуле: VСВ = 2f ·60 · a / 1000,
где f = 50 – частота тока, Гц;
а – шаг точек, мм.
6. Усилие сжатия РСЖ (в кгс) определяется: РСЖ = р · F,
где р – удельное, кгс/мм2 (при сварке малоуглеродистой стали толщиной до 3 мм составляет 4 – 12 кгс/мм2). Большие значения соответствуют сварке деталей большей толщины и более жестким режимам.
7. Ширина рабочей контактной поверхности роликовых электродов вЭ (в мм) зависит от толщины свариваемого металла S и определяется: 
Желательный диаметр электродов 150 – 200 мм, т.к. при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40 – 50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, берилиевая бронзы и другие сплавы.
Таблица 3
Расчет параметров роликовой сварки
| № п/п | Наименование параметра | Расчетная Формула | Численное значение |
| Толщина свариваемого металла S, мм Плотность тока j, A/мм2 Диаметр отдельных точек dm, мм Площадь контакта F, мм2 Сила сварочного тока I, А Шаг точека, мм Скорость сварки VCВ, м/мин Удельное давление осадки p, кгс/мм2 Ширина рабочей контактной поверхности роликового электрода вэ, мм Усилие сжатия Pсж, кгс | Прил. 3 Прил. 3 |
Содержание отчета
1. Титульная часть.
2. Цель работы.
3. Схемы процессов контактной сварки с кратким их описанием.
4. Результаты расчетов параметров стыковой и роликовой контактной сварки (табл. 2 и 3).
5. Краткие выводы.
4. Контрольные вопросы для самопроверки
1. В чем заключается сущность контактной сварки?
2. Как определяется полное сопротивление сварочного контура?
3. Почему сопротивление сварочного контакта является наибольшим?
4. Перечислите основные виды контактной сварки?
5. В чем заключается сущность стыковой контактной сварки?
6. Какими способами осуществляется стыковая контактная сварка?
7. Чем отличается стыковая сварка оплавлением с подогревом от сварки непрерывным оплавлением.
8. Где используется стыковая контактная сварка?
9. В чем заключается сущность точечной контактной сварки?
10. Какие детали свариваются точечной сваркой?
11. Сущность роликовой (шовной) контактной сварки.
12. Какие детали и материалы соединяются роликовой сваркой?
13. Перечислите основные параметры стыковой контактной сварки.
14. От чего зависит сила сварочного тока при контактной сварке?
15. Какие факторы влияют на скорость роликовой сварки?
16. Из каких материалов изготавливаются электроды для контактной сварки?
Приложение 1 Области применения различных способов стыковой сварки
| Свариваемые заготовки | Способ стыковой сварки | ||
| Металл | Форма сечения | Размеры сечения | |
| Сталь, нихром, медь, алюминий, сплавы меди и алюминия | Компактное (круглое, квадратное) | Проволока диаметром до 6-8 мм, звенья цепей диаметром до 20 мм, трубы диаметром до 40 мм при специальной подготовке кромок | Сопротивлением |
| Сталь, медь, алюминий и их сплавы; заготовки из разнородных материалов | Стержни, трубы, листы, уголки и другой профильный прокат; поковки, штамповки | Стальные стержни и толстостенные трубы до 3000 мм2, стальные листы и тонкостенные трубы до 6000 мм2 и выше, рельсы | Непрерывным оплавлением |
| Сталь | Рельсы, трубы, прокат | Большое поперечное сечение (40000-60000 мм2 и выше) | Непрерывным оплавлением |
| Сталь незакаливающаяся | Прутки, трубы | В мелкосерийном производстве более 300 мм2, в массовом более 1000 мм2 | Оплавлением с подогревом |
| Сталь закаливающаяся | Прутки, трубы, прокат | От 20 мм2 и выше | Оплавлением с подогревом |
Приложение 2 Способы роликовой (шовной) сварки и их применение
| Способ и его сущность | Толщина листа, мм не более | Характеристика и применение |
| Непрерывная – непрерывное включение тока при непрерывном вращении роликов | 1,0 | Сварка неответственных изделий из малоуглеродистых сталей. Перегрев роликов и заготовок, невысокое качество сварки, относительно низкая стойкость электродов |
| Прерывистая – прерывистое включение тока при непрерывном вращении роликов | 3,0 | Сварка различных сталей. Прерывистое включение тока снижает перегрев роликов и заготовок, повышает качество сварки и стойкости роликов, наиболее распространенный способ |
| Шаговая – включение тока при неподвижных роликах, врашение роликов при выключенном токе | 3,0 | Сварка алюминиевых сплавов и плакированных металлов, осуществляемая при больших силах тока. Наименьший перегрев роликов и заготовок |
Приложение 3 Исходные данные для выполнения работы по контактной сварке
| № варианта | Стыковая сварка | Непрерывная роликовая сварка | |
| Диаметр свариваемого прутка d, мм | Толщина свариваемого металла S, мм | Плотность тока j, А / мм2 | |
| 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 | 0,2 0,3 0,4 0,5 0.6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как классифицируются металлорежущие станки?
2. Что определяет индекс металлорежущего станка?
3. Что называется кинематической схемой станка?
4. Какие передачи наиболее часто встречаются в металлорежущих станках?
5. Что называется передаточным отношением?
6. Чему равно передаточное отношение кинематической цепи?
7. Какие механизмы используются для регулирования частоты вращения?
8. Какие механизмы применяются для изменения направления вращения валов?
9. Как составляется уравнение кинематической цепи?
10. Какие параметры характеризуют кинематическую схему металлорежущего станка?
11. Для чего служит механизм перебора?
Список литературы
- Дриц М. Е., Москалев М. А. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 447 с.
- Металловедение и технология металлов: Учеб. для вузов. / Солнцев Ю. П., Веселов В. А., Демянцевич В. П. и др. / Под ред. Ю. П. Солнцева. – М.: Металлургия, 1988. – 512 с.
- Технология конструкционных материалов: Учеб. для вузов. / А. М. Дальский, В. С. Гаврилюк, Л. Н. Бухаркин и др. / Под общ. ред. А. М. Дальского. – 2-е изд., перераб. и доп. / М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.
- Технология металлов и материаловедение: Учеб. для вузов / Кнорозов Б. В., Усова Л. Ф., Третьяков А. В. и др. / Под. ред. Л. Ф. Усовой. – М.: Металлургия, 1987. – 800 с.
- Технология обработки конструкционных материалов: Учеб. для вузов / П. Г. Петруха, А. И. Марков, П. Д. Беспахотный и др. / Под ред. П. Г. Петрухи. – М.: Высш. шк., 1991. – 512 с.
- Технология электрической сварки металлов и сплавов: / Под ред. акад. Б. Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1974. – 768 с.
- Хренов К. К. Сварка, резка и пайка металлов: Изд. 4-е, стереотип. – М.: Машиностроение, 1973. – 408 с.