Министерство образования и науки Российской Федерации. Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»

 

 

Н.В. Абабков, М.В. Пимонов, Е.И. Ширяев, Л.П. Ширяева

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

 

 

Рекомендовано в качестве методических указаний к лабораторным работам

учебно-методической комиссией специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства»

 

 

Кемерово 2012

 

Рецензенты:

 

Смирно А.Н., профессор кафедры «Технология машиностроения»

 

Клепцов А.А, заведующий кафедрой «Технология машиностроения»

 

Абабков Николай Викторович. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ: метод. указания к лабораторным работам [Электронный ресурс]: для студентов специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» / Н. В. Абабков, М. В. Пимонов, Е. И. Ширяев, Л. П. Ширяева. – Электрон. дан. – Кемерово: КузГТУ, 2011. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM); зв.; цв.; 12 см. – Систем. требования: Pentium IV; ОЗУ 8 Мб; Windows 95; (CD-ROM-дисковод); мышь. – Загл. с экрана.

 

 

В методических указаниях изложены основные цели, формы и содержание лабораторных работ студентов по дисциплине «Технология и оборудование контактной сварки».

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» при изучении дисциплины «Технология и оборудование контактной сварки».

 

Ó КузГТУ

Ó Абабков Н.В.

Ó Пимонов М.В.

Ó Ширяев Е.И.

Ó Ширяева Л.П.

ВВЕДЕНИЕ

 

Лабораторные работы по курсу «Технология и оборудование контактной сварки» служат целям углубления и закрепления теоретических знаний, получения практических навыков назначения и установления на машинах контактной сварки парамет­ров режима и приобщения студентов к научно-исследовательской работе.

Описание лабораторных работ дается в сжатом виде с основ­ными положениями по теоретическим вопросам, связанным с темой работы. В конце каждой лабораторной работы приводятся требова­ния к отчету и основные литературные источники.

 

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

 

1. Студенты допускаются к лабораторным работам только после изучения ими инструкции по технике безопасности и росписи каждого студента в специальном журнале о получении соответствующего ин­структажа по технике безопасности.

2. Перед каждой работой преподаватель проводит со студента­ми коллоквиум (собеседование), на котором выясняет степень готов­ности каждого студента к сознательному выполнению работы. Студен­ты, не показавшие достаточной подготовленности, к работе не до­пускаются.

3. Учебная группа при проведении лабораторных работ делится на две подгруппы, которые в свою очередь разбиваются на бригады по 2 человека для выполнения определенных заданий.

4. Составление и сборку измерительных схем, включение машин и проведение экспериментальной части работы студенты выполняют самостоятельно под наблюдением преподавателя.

5. После выполнения каждой работы студенты должны в лабора­тории построить в черновом виде соответствующие графики и попы­таться дать теоретические объяснения полученным эксперименталь­ным данным.

В обязанность студентов входит: после окончания работы разобрать схемы, установить на соответствующие места приборы, ин­струмент, оборудование и привести лабораторию в первоначальный вид.

ОХРАНА ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ

 

При работе на оборудовании для электрической контактной сварки следует учитывать, что в случае несоблюдения правил охра­ны труда есть опасность получить ожоги и возможно поражение элек­трическим током.

Защита от поражения электрическим током. Поражение электри­ческим током происходит в результате прикосновения к неизолиро­ванным токоподводящим частям электрической цепи, находящейся под напряжением. Вторичное напряжение в машинах контактной сварки не превышает 24 В и не представляет непосредственной опасности для работающего. При повреждении изоляции первичной обмотки трансфор­матора и (или) замыкании первичной обмотки на корпус машины (если последний незаземлён) соприкосновение с машиной может привести к поражению электрическим током высокого напряжения. Поэтому корпуса всех машин, кожухи рубильников и магнитных пуска­телей, к которым подведен ток, должны быть заземлены. Все электрические провода, идущие от распределительных щитов к рабочим местам, должны быть надежно изолированы и защище­ны от механических повреждений.

Для предупреж­дения поражения электрическим током необходимо соблюдать следую­щие правила:

1. Переключение ступеней мощности трансформатора производит­ся только при выключенном рубильнике.

2. Сборку и разборку измерительных электрических цепей произ­водить после выключения рубильника.

3. При включенном рубильнике нельзя прикасаться не только к неизолированным металлическим частям электрических цепей, но и к изолированным, так как повреждение изоляции иногда может быть незамечено.

4. Студентам категорически запрещается производить самостоя­тельно какие-либо исправления в силовых электрических цепях.

5. При обнаружении повреждения электрической цепи необходимо прекратить работу, выключить рубильник и немедленно сообщить пре­подавателю или лаборанту.

6. Выполняя определенную лабораторную работу, студенты должны находиться только у своего рабочего места. Не разрешается рассматривать и притрагиваться руками к электрическим схемам, подготовленным для других работ, так как они могут оказаться под напряжением.

7. Включение машины оператор производит только после того, как убедится в полной безопасности всех участников выполнения данной работы.

При поражении электрическим током необходимо освободить по­страдавшего от воздействия тока. Выключить рубильник или вынуть предохранители, перерубить токоведущие провода, замкнуть цепь накоротко и т.д.

Если пострадавший не подает признаков жизни, ему необходи­мо делать искусственное дыхание до прихода врача.

Предупреждение ожогов. В процессе стыковой сварки оплавле­нием, а также точечной и роликовой сварки деталей, с плохо очищен­ной поверхностью, образуется большое количество искр и брызг рас­плавленного металла, которые могут попасть на незащищенную по­верхность тела и вызвать ожоги. Кроме того, ожоги можно получить в результате прикосновения к нагретой во время сварки детали. Для защиты от ожогов необходимо соблюдать следующие правила:

1. Сварку производить в защитных очках с простыми стеклами, в фартуке из плотной ткани, в головном уборе и рукавицах.

2. При стыковой сварке оплавлением пространство между зажим­ными устройствами закрыть щитком.

3. При точечной сварке алюминиевых сплавов и других метал­лов, дающих большое количество брызг, место сварки закрыть проз­рачным щитком.

4. Брать вваренные детали только клещами или рукой, защищен­ной рукавицей.

5. При наблюдении за процессами стыковой сварки сплавлением нужно находиться в местах, исключающих попадание брызг расплавленного металла.

6. Не работать без водяного охлаждения, так как, кроме порчи машины, это может привести к ожогам рук.

 

Практическая работа № 1

 

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ

КОНТАКТНЫХ МАШИН

 

Цель работы

 

1. Изучить конструкцию стыковых, точечных и шовных машин контактной сварки.

2. Ознакомиться с работой отдельных узлов машин, устано­вить их основные электрические и механические параметры.

 

Оборудование

 

1. Машины для стыковой сварки (МСП-100, МC-201, МС-501).

2. Машины для точечной сварки (МТ-809, МТП-50-7, МТПГ-75, МТПУ-300, ТКМ-7).

3. Машины для шовной сварки (МШ-1601).

4. Описания, чертежи и схемы машин.

 

Содержание и порядок выполнения работы

 

По заданию преподавателя должны быть подробно изучены три машины: стыковая, точечная и шовная. Остальные машины, имеющи­еся в лаборатории, изучаются в порядке ознакомления, не столь подробно.

1. Внимательно прочитать описание машины, найти ее основ­ные узлы, уяснить их назначение, изучить порядок включения и вы­ключения отдельных узлов и механизмов машины и проверить их вза­имодействие в работе.

2. Дать краткую характеристику станины, корпуса машины.

3. Схематически изобразить конструкцию зажимного устройст­ва, механизма подачи и осадки стыковой машины, механизма сжатия и пневматическую схему точечной и шовной машины.

4. Составить кинематическую схему механизма привода враще­ния ведущего ролика, описать его работу и способ изменения ско­рости сварки.

5. Изучить электросхему машины, описать тип трансформатора, дать его схему и схему переключателя ступеней мощности.

6. Снять эскизы внешнего контура машины, конструкции токоподвода к верхнему ролику и электродам.

7. При выключенном сварочном токе опробовать работу и вза­имодействие всех узлов машины. Приобрести навыки в работе на стыковой, точечной и шовной машине.

8. Приобрести навыки в установлении режима сварки.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Глебов Л.В. Расчет и конструирование машин контактной сварки / Л.В. Глебов, H.А. Пескарев, Д.С. Фейгенбаум. – Л.: Энергия, 1981.

2. Технология и оборудование контактной сварки / Под ред.
Б.Д. Орлова. – М.: машиностроение, 1986.

 

Практическая работа № 2

 

ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

 

Цель работы

 

Получить практические навыки построения внешних характе­ристик машин контактной сварки.

 

Общие положения

 

Внешняя характеристика – это зависимость падения напряжения на электродах от величины сварочного тока.

Эта зависимость имеет вид

, (1)

 

где – напряжение холостого хода на вторичной обмотке трансформатора; – приведенное индуктивное сопротивление вторичного контура и вторичного витка трансформатора; – ак­тивное сопротивление вторичного контура и вторичного витка тран­сформатора, – величина сварочного тока. При холостом ходе

, , .

При коротком замыкании , ,

, (2)

 

где – величина тока короткого замыкания; – сопро­тивление зоны сварки, свариваемых деталей.

Таким образом, две крайние точки для построения внешней ха­рактеристики можно определить путем замера напряжений холостого хода на какой-либо ступени регулирования мощности и путем замера – величины тока, протекающего по вторичной обмотке при замкнутых накоротко электродах машины. Величины токов и можно определить также путем замера тока, протекающего по первич­ной обмотке с помощью выражений:

 

,(3)

 

, (4)

 

где , – величины токов в первичной обмотке при корот­ком замыкании и при сварке; – величина тока в первичной обмотке при холостом ходе трансформатора.

По внешним характеристикам выбирают требуемую ступень регу­лирования мощности трансформатора контактной машины для обеспе­чения величины сварочного тока, заданного в технологической кар­те на сварку деталей.

 

 

Приборы и оборудование

 

1. Машина для стыковой или точечной сварки.

2. Вольтметр переменного тока на 380 В.

3. Вольтметр переменного тока на 5, 10 и 15 В.

4. Амперметр до 500 А.

5. Лабораторный стол с набором инструмента и проводов.

6. Набор металлических пластин различной толщины.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Составить и собрать электрическую схему машины, с включе­нием необходимых измерительных приборов для измерения напряжения и тока в первичной цепи и напряжения во вторичной цепи. Предъявить схему для проверки преподавателю или лаборанту.

2. При разомкнутой вторичной цепи на всех ступенях включения замерить ток холостого хода , напряжение в первичной цепи и напряжение во вторичной цепи .Вычислить коэффициент трансформации и число витков в первичной об­мотке по ступеням . Так как обычно , то .Результаты замеров и расчетов для всех ступеней записать в табл. 1.

3. Замкнуть накоротко вторичную цепь и замерить ток короткого замыкания в первичной обмотке , напряжение первичной цепи . Опыт проделать на первой и средней ступенях мощнос­ти машины. Вычислить ток короткого замыкания во вторичной цепи. Результаты замеров и вычислений записать в табл. 2.

4. Изменяя сопротивление , замерить ток в первичной обмотке , первичное и вторичное напряжения. Различные сопротивления вторичной цепи устанавливаются путем зажатия в электродах машины пластин из различных материалов или различных толщин. Вычислить сварочный ток . Результаты расчетов и замеров занести в табл. 3.

5. По табличным данным построить внешние характеристики для первой и средней ступеней мощности.

По описанной выше методике строят внешние харак­теристики контактных машин стыковой и точечной сварки.

 

Таблица 1

№ сту­пени	I10, A	U10, B	U20, В	Коэффициент трансформации	Число витков в первичной обмотке
и т.д.

 

Таблица 2

№ сту­пени	I1k, А	U1k, В	I2k = (I1k – I10)KT, A
и т. д.

 

Таблица 3

Ступень	Толщина листа, мм	I1св, А	U1cв, В	Uээ, В	Iсв = (I1св – I10)KT, A

 

Требования к отчету

 

В отчете указать цель работы, методику ее выполнения, ре­зультаты опытов в виде таблиц и графиков. Дать объяснения полу­ченным зависимостям и сделать выводы.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Глебов Л.В. Расчет и конструирование машин контактной сварки. / Л.В. Глебов, H.А. Пескарев, Д.С. Фейгенбаум. – Л.: Энергия, 1981.

Практическая работа № 3

 

СОПРОТИВЛЕНИЕ ХОЛОДНЫХ ЛИСТОВ И КОНТАКТОВ, ИХ ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ДАВЛЕНИЯ, СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ, ТОЛЩИНЫЛИСТОВ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА

 

Цель работы

 

1. Получить практические навыки по определению величины сопротивления зоны сварки.

2. Изучить зависимость сопротивления холодных листов от их толщины, свойств материала, состояния поверхности и усилия на электродах.

Общие положения

 

Источником нагрева при электрической контактной сварке яв­ляется сопротивление зоны сварки между двумя токоподводящими электродами. Это сопротивление складывается из трех состав­ляющих:

а) собственного сопротивления материала изделия ;

б) контактного сопротивления между свариваемыми деталями ;

в) контактных сопротивлений между поверхностью электрода и поверхностью изделия ;

т.е. оно представляет собой сумму сопротивлений:

 

(5)

 

Распределение тепла между электродами зависит от относительной величины и взаимного расположения этих сопротивлений. Величина каждого из сопротивлений непостоянна и зависит от многих факторов. Так сопротивление материала изделия зависит от хими­ческого состава, структурного состояния металла или сплава и от температуры. Чем больше примесей в металле, тем выше его удельное сопротивление, а следовательно, и общее. Металл (или сплав), находящийся в состоянии наклепа или закалки, имеет боль­шее сопротивление, чем отожженный или нормализованный. Собствен­ное сопротивление свариваемых деталей возрастает с увеличением температуры.

Величину собственного сопротивления принято определять, как сопротивление цилиндра, высотой, равной толщине листов, и диаметром, равным диаметру рабочей поверхности электрода. При прохождении тока от электрода к электроду наблюдается растека­ние тока за пределы указанного столбика. Это приводит к тому, что фактическая величина собственного сопротивления несколько ниже сопротивления условного цилиндрика под электродами.

Величина контактного сопротивления между деталями определя­ется наличием неровностей на соприкасающихся поверхностях свари­ваемых деталей, наличием различного рода загрязнений окисных пленок и искривлением линий тока. Чем больше неровностей и загрязнений, тем больше искривление линий тока, тем больше величи­на контактного сопротивления.

Контактное сопротивление зависит также от усилия, прило­женного к электродам, температуры контакта и свойств свариваемых металлов (химсостава, механических и др.). Величина контактного сопротивления уменьшается с ростом температуры. С ростом усилия на электродах величина контактных сопротивлений уменьшается и стабилизируется независимо от состояния соприкасающихся поверх­ностей. Чем выше электропроводимость и пластичность свариваемых металлов и чем меньше их сродство к кислороду, тем меньше вели­чина контактного сопротивления.

Сопротивление между поверхностью электрода и поверхностью изделия – это такое же контактное сопротивление, но только между разнородными металлами, и находится оно как среднее арифметичес­кое из контактных сопротивлений одного и другого металлов. Нап­ример, между медью и железом.

 

Оборудование и приборы

 

1. Пресс с прибором для измерения усилия сжатия.

2. Источник постоянного тока (сварочный генератор или сва­рочный выпрямитель).

3. Амперметр до 300 А.

4. Милливольтметр (МП-08, М4-2, M-106 или др.).

5. Реостат на ток до 300 А.

6. Наждачное полотно.

7. Набор пластин из низкоуглеродистой стали, алюминия, латуни, нержавеющей стали и оцинкованной стали толщиной 1, 2, 3 мм.

8. Набор пластин из низкоуглеродистой стали, алюминия, ла­туни, нержавеющей стали, низкоуглеродистой стали, оцинкованной стали, покрытой ржавчиной, толщиной 2 мм (два комплекта).

 

Порядок выполнения работы

 

1. Составить и собрать схему для измерения сопротивления методом ампервольтметра между двумя токоподводящими электродами. Предъявить ее преподавателю.

2. С помощью реостата установить выбранное значение тока короткого замыкания (100–150 А).

3. Замерить падение напряжения и величину тока при пяти различных давлениях, начиная с минимального, для одиночных пластин из низкоуглеродистой стали, алюминия, латуни и нержаве­ющей стали толщиной 1, 2, 3 мм. Каждый замер производить не менее трех раз. Расчетами определить сопротивление между электродами.

Данные замеров и расчетов занести в табл. 4.

 

Таблица 4

Металл	Толщина металла, мм	Усилие сжатия, кг	Падение напряжения на электродах, В	Сопротивление зоны сварки, мкОм
1-й замер	2-й замер	3-й замер	1-й замер	2-й замер	3-й замер	Среднее значение

 

4. По данным табл. 4 построить:

а) графики зависимости сопротивления от давления для листов различной толщины из различных материалов и от толщины листов;

б) диаграмму сопротивлений листов из различных материалов одной из выбранных толщин (для минимального и максимально­го давлений).

5. Замерить падение напряжения и величину тока при установ­лении между электродами пакета из двух листов и изменяющемся давлении. Опыт проводится для пластин толщиной 2 мм из низкоуглеродистой стали, алюминия, латуни, нержавеющей стали, низкоуглеродистой стали, покрытой ржавчиной, и анодированного или оксиди­рованного алюминия. Каждый замер повторяется трижды. Рассчитать общее сопротивление между электродами.

Данные занести в табл. 5.

 

Таблица 5

Металл, его толщина в пакете и состояние поверхности, кг	Усилие сжатия, кг	Падение напряжения на электродах, В	Сопротивление зоны сварки, мкОм
1-й замер	2-й замер	3-й замер	1-й замер	2-й замер	3-й замер	Среднее значение

 

6. Замерить падение напряжения и величины тока при установ­лении между электродами двух пластин из низкоуглеродистой стали толщиной 1 и 3 мм и двух листов, один из которых оцинкованный. Определить общее сопротивление между электродами. Данные замеров и расчетов занести в табл. 5.

7. По данным табл. 5 построить графики зависимости общего сопротивления между электродами от давления. Сделать вывод о свя­зи общего сопротивления с толщиной одного из листов в пакете, состоянием поверхности.

8. Используя данные табл. 6 и 7, определить расчетом значение контактного сопротивления между листами и сопротивление одного листа. Построить зависимость . Учитывая, что значительно больше , сделать вывод о влиянии давле­ния на изменение контактного сопротивления.

Примечание. В табл. 4 получены данные , в табл. 5 – . Приняв, что , опреде­лите величины контактного и собственного сопротивлений.

 

Требования к отчету

 

В отчете указать цель работы, методику ее выполнения, ре­зультаты опытов в виде таблиц и графиков. Дать объяснение полу­ченным зависимостям и сделать выводы о влиянии различных факто­ров на величины сопротивлений.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Технология и оборудование контактной сварки / Под ред.
Б.Д. Орлова. – М.: Машиностроение, 1986.

 

Практическая работа № 4

 

РЕЖИМЫТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ

НА КАЧЕСТВО СОЕДИНЕНИЯ

 

Цель работы

 

1. Установить связь между отдельными параметрами режима точечной сварки и качеством сварного соединения.

2. Получить навыки в установлении параметров режима сварки.

 

Общие положения

 

Основными параметрами режима точечной сварки являются: сварочный ток ; время сварки ; усилие на электро­дах ; диаметр рабочей поверхности электрода .

Кроме основных параметров имеются дополнительные. Это время предварительного сжатия, время проковки и форма рабочей поверх­ности. От правильного выбора всех этих параметров зависит качест­во соединения.

Величину сварочного тока задают путем установления соответствующей ступени мощности (напряжения холостого хода во вторичном контуре ). При заниженном сварочном токе (занижен­ной ступени мощности) наблюдается неполное развитие ядра и даже его отсутствие. Установление завышенного сварочного тока (завышенной ступени мощности) вызывает появление выплесков металла (главным образом внутренних).

Заниженное время сварки вызывает непровары (отсутствие ли­того ядра или малые его размеры).

Завышенное время сварки может привести к наружным выплескам и значительному увеличению зоны термического влияния и перерас­ходу электроэнергии.

При недостаточном усилии на электродах возможны наружный выплеск, обгорание электродов и появление различного рода несплошностей (трещины, поры, раковины). Чрезмерно большое усилие способствует образованию больших углублений на поверхности лис­тов, снижению срока службы электродов, появлению непроваров.

Поэтому для сварки деталей из конкретных металлов должны быть подобраны соответствующие параметры режима, обеспечивающие получение бездефектных сварных соединений.

 

Приборы и оборудование

 

1. Точечная машина МТП-50-7 (или другая).

2. Разрывная машина Р-5.

3. Приспособление для зачистки и заправки электродов.

4. Штангенциркуль.

5. Миллиметровая металлическая линейка.

6. Набор пластин из низкоуглеродистой (или другой) стали толщиной 1,0...2,0 мм, размером 100×25 мм.

 

Порядок выполнений работы

 

1. Посредством сварки образцов и их испытания установить нормальный режим сварки пластин заданной толщины из низкоуглеро­дистой стали. Диаметр рабочей поверхности электрода задавать, исходя из условия

 

, (6)

 

где – толщина свариваемых пластин.

2. Исследовать влияние продолжительности включения тока на качество сварных соединений: сварить образцы при пяти значе­ниях продолжительности включения тока и испытать на срез, заме­рить диаметры ядра и точки.

3. Исследовать влияние мощности (тока, напряжения холосто­го хода) на качество сварного соединения: сварить образцы на пяти различных ступенях мощности и испытать на срез, замерить диаметр ядра и точки.

4. Исследовать влияние давления (усилия на электродах) на качество сварного соединения: сварить образцы при пяти различ­ных усилиях на электроды, испытать образца на срез, замерить диаметр ядра и точки.

5. Наблюдая за ходом процесса сварки образцов и их внешним осмотром, отметить отличие процессов при изменениях одного из параметров режима и различие в качестве сварных соединений (на­личие выплесков, глубина вмятины, размеры зоны термического вли­яния). Результаты замеров и испытаний занести в табл. 6.

 

Таблица 6

№№ п/п

Ступень мощнос­ти U20, В

Fсв, кг

tсв, с

Усилие разрушения образца, кг

Диаметр ядра dя , мм

Особен­ности процесса сварки

среднее

среднее

 

6. По данным табл. 8 построить графики зависимости

 

; ; ;

; ; .

 

Выбрав близкие значения разрушающего усилия, установить воз­можность получения одинакового качества сварного соединения при различных сочетаниях параметров режима. По графикам ,
выяснить характер развития литого ядра и сварки в твердой фазе.

 

Требования к отчету

 

В отчете указать цель работы, методику ее выполнения, ре­зультаты опытов в виде таблиц и графиков. Дать объяснение виду полученных зависимостей и сделать выводы о влиянии отдельных параметров режима точечной сварки на качество сварных соединений.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Технология и оборудование контактной сварки / Под ред.
Б.Д. Орлова. – М.: Машиностроение, 1986.

2. Гельман А.С. Технология и оборудование контактной электросварки. – М.: Машгиз, 1960.

 

Практическая работа № 5

 

ВЛИЯНИЕ ШУНТИРОВАНИЯ, ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАСС И ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОДА НА КАЧЕСТВО ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ

 

Цель работы

 

Исследовать влияние на качество сварного соединения при точечной сварке:

а) шунтирования тока через соседние точки;

б) ферромагнитных масс, вводимых во внешний контур машины;

в) диаметра электрода.

 

Общие положения

 

При точечной сварке наблюдается явление шунтирования тока через ранее сваренную точку или случайные контакты между деталя­ми. Ток шунтирования отрицательно сказывается на процессе сварки. Он может привести к снижению прочности и стабильности качества
точечных соединений, возникновению перегрева свариваемых листов, неправильному формированию сварной точки, увеличению расхода энергии.

Ток шунтирования возрастает с уменьшением шага между точками, увеличением толщины свариваемых листов. Шунтирование тока заметно проявляется при точечной сварке, когда шаг между точками составляет менее трех диаметров электрода.

При введении ферромагнитных масс во внутрь вторичного кон­тура контактной машины возрастает индуктивное сопротивление вто­ричного контура, а следовательно, уменьшается величина сварочного тока. Колебания силы сварочного тока, вызванные введением во вторичный контур ферромагнитных масс так же могут отрицательно сказаться на стабильности прочности сварных точек.

При эксплуатации электроды подвергаются циклическому нагре­ву до 400...700 °С, ударному смятию и загрязнению из-за массопереноса. Первые два фактора вызывают увеличение исходного диаметра рабочей поверхности электрода. Это приводит к уменьшению плотности тока, снижению сопротивления зоны сварки, к снижению количества выделяемого тепла и увеличению теплоотвода в электро­ды. В результате диаметр ядра уменьшается. Поэтому в процессе сварки электроды периодически перетачивают так, чтобы диаметр рабочей поверхности электрода соответствовал толщине свариваемых листов (см. работу
№ 4), в противном случае увеличение прихо­дится компенсировать увеличением тока сварки или времени сварки. Последнее приводит к перерасходу электроэнергии.

 

Оборудование, приборы, материалы

 

1. Машина для точечной сварки МТП-50-7.

2. Разрывная машина Р-5.

3. Штангенциркуль, металлическая линейка.

4. Набор стальных колец (ферромагнитных масс).

5. Пластины из низкоуглеродистой стали толщиной l,0...2,0 мм.

6. Станок сверлильный.

7. Набор электродов с разными диаметрами рабочей поверх­ности.

 

Порядок выполнения работы

 

1. По данным лабораторной работы № 4 установить нормальный режим для сварки пластин из низкоуглеродистой стали толщиной 1 или 2 мм.

2. Сварить 12 образцов из 2 пластин одной точкой.

3. Сварить те же образцы второй точкой с шагом, равным 10, 20, 30, 50 мм. Для каждого значения шага сварить по три образца.

4. Высверлить сваренные первыми точки.

5. На разрывной машине испытать оставшиеся точки на срез и определить величину разрушающего усилия. Осмотреть образцы и за­мерить размеры литого ядра и всей точки. Данные испытаний и за­меров занести в табл. 7.

 

Таблица 7

№ п/п	U20, B	Fcв, кг	tсв, с	Шаг между точками, мм	dя, мм	Усилие разрушения точки, кг	Примечание

 

6. По данным табл. 7 построить графики зависимости. Дать объяснение полученным зависимостям.

7. На выбранном в п. 1 режиме сварить три образца.

8. Не меняя режима, произвести сварку образцов при различ­ном количестве стальных колец, надеваемых на нижний хобот маши­ны. В каждом опыте сварить по три образца.

9. Испытать образцы на срез. Зафиксировать величину разруша­ющей нагрузки, диаметр ядра и оценить качество сварки внешним осмотром. Результаты занести в табл. 8.

 

Таблица 8

№ п/п	U20, В	Fсв, кг	tсв, c	Поперечное сечение колец, см2	dя, мм	Разрушающее усилие Fразр, кг	Результа­ты осмотра

 

10. Построить зависимость разрушающего усилия и диаметра ядра от площади поперечного сечения вводимых во вторичный контур стальных колец.

11. На установленном в п. 1 режиме осуществить сварку образ­цов электродами с увеличивающимся диаметром рабочей поверхности . Например, диаметром 10, 12, 14 мм. Каждым электродом сварить по три образца.

12. Испытать образцы на срез. Зафиксировать величину разру­шающей нагрузки, диаметр ядра и оценить качество внешним осмот­ром. Результаты занести в табл. 9.

13. По данным табл. 9 построить графики зависимости раз