Стыковая сварка оплавлением, сущность, циклограмма процесса.

При стыковой сварке оплавлением вначале на детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают. При соприкосновении деталей в отдельных контактах вследствие большой плотности тока металл контактов быстро нагревается и взрывообразно разрушается. Нагрев торцов деталей происходит за счёт непрерывного образования и разрушения жидких контактов - перемычек, т.е. оплавления торцов. К концу процесса на торцах образуется сплошной слой жидкого металла. В этот момент резко увеличивают скорость сближения и усилие осадки деталей; торцы смыкаются, большая часть жидкого металла вместе с поверхностными плёнками и частью твердого металла, находящегося в вязкотекучем состоянии, выдавливается из зоны сварки, образуя утолщение - грат 11 (рис. показан штриховой линией). Сварочный ток выключается автоматически во время осадки деталей. Для более равномерного нагрева деталей по сечению и получения однородных свойств соединений в ряде случаев до начала оплавления торец подогревают током способом сварки сопротивлением.

Образование соединения при стыковой сварке происходит в процессе совместной пластической деформации нагретых электрическим током торцов деталей при осадке. Стыковая сварка сопротивлением и оплавлением происходит практически по единой схеме и состоит из двух этапов - нагрева торцов деталей и осадки. Однако условия образования межатомных связей, определяемые состоянием поверхностей, для методов сварки сопротивлением и оплавлением различны.

При стыковой сварке оплавлением (рис.) нагрев деталей происходит до образования на торцах слоя расплавленного металла толщиной δж результате локального расплавления и разрушения перемычек. Второй этап сопровождается деформацией нагретых поверхностей - осадкой.

При сварке оплавлением оксиды находятся на поверхности тонкого слоя расплавленного металла. При сближении деталей они вместе с расплавом вытесняются в грат. Формирование связей происходит в жидком и частично в твердом состоянии.

Основные характеристики источника переменного сварочного тока для питания сварочной дуги.

Электрические свойства источника оценивают, в частности, по его внешней вольт-амперной характеристике, т.е. зависимостью U_и = f(I_и) между напряжением и током на выходных клеммах источника, получаемой при плавном изменении нагрузки (рис.1.3,а). Коэффициент β определяет форму и угол наклона внешней характеристики источника. Он может задаваться как внутренним сопротивлением источника, так и коэффициентом обратной связи по току.

Рис.1.3. Формы внешних характеристик источников питания

У параметрических сварочных источников питания внешняя характеристика определяется внутренним сопротивлением (z_и) т.е. β = z_и.

С ростом тока напряжение источника снижается. Такой источник может работать в режиме холостого хода (точка 1), при этом его напряжение равно U_о, а ток I_о = 0. В режиме нагрузки (точка 2) его напряжение U_и ниже, чем при холостом ходе. В режиме короткого замыкания (точка 3) напряжение на выходе источника U_и = 0, режим характеризуют током короткого замыкания I_к.

Различают пологопадающие (I) и крутопадающие (II) внешние характеристики. Поскольку представление о крутизне характеристики достаточно субъективно, условимся считать крутопадающей характеристику источника с внутренним сопротивлением z_и> 0,10 м.

При сварке используются источники и с другими формами внешних характеристик (рис.1.3). Иногда термин “крутопадающая характеристика” распространяют на характеристику 6, у которой наклон при больших токах круче, чем при малых. Ломаная характеристика 7 имеет вертикально падающий (штыковой) участок, у нее резко ограничена величина тока короткого замыкания. Ломаная характеристика 8 имеет повышенную величину напряжения холостого хода и низкое рабочее напряжение. Некоторое применение находят источники с жесткой 5 и возрастающей 4 характеристиками.

Техническая характеристика конкретного источника приводится в документации, прилагаемой к нему. Часть параметров регламентирована стандартом на соответствующий тип источника, остальные получаются при испытании его сварочных и технико-экономических свойств. Перечислим наиболее важные параметры источников.

Номинальный ток I_ном - главный параметр, на который рассчитывается источник, выбирают из рекомендованного ряда номинальных токов по ГОСТ 10594-80: 50, 80, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000 и 5000 А. Перечисленные значения даются как среднеарифметические для постоянного тока и как действующие (среднеквадратичные) — для переменного тока.

Номинальное напряжение U_ном, например, при ручной дуговой сварке вычисляется по соотношению U_ном = 20 + 0,04 I_ном

Пределы регулирования тока включают минимально допустимое I_д min и максимально допустимое I_д max значения тока, получаемые при крайних положениях регулировочных устройств и условной рабочей нагрузке (трансформатор марки ТДМ-317 с номинальным током 315 А имеет пределы регулирования тока от 60 до 370 А).

Пределы регулирования напряжения указываются у источников, предназначенных для механизированной сварки в защитном газе (выпрямитель ВДГ-303-3 с номинальным напряжением 40 В имеет пределы регулирования рабочего напряжения от 16 до 40 В).

Номинальное напряжение холостого ходаU_х, например, для работы в среде без повышенной опасности поражения электрическим током, при ручной дуговой сварке на переменном токе не должно превышать 80 В, на постоянном токе - 113 В, при механизированной сварке под флюсом - 141В.

Номинальное напряжение питания источника U₁ соответствует напряжению сети и принимается 220 или 380 В.

Относительная продолжительность нагрузки ПН (%) указывается для источников ручной сварки, работающих в перемежающемся режиме, его номинальное значение обычно равно 60% при времени цикла 5 мин, но для переносных источников монтажного и бытового назначения может быть 20 и 25%.

Относительная продолжительность включения ПВ (%)указывается у источников для механизированной сварки, работающих в повторно-кратковременном режиме, и обычно составляет 60% при времени цикла 10 мин.

Коэффициент полезного действия ƞ приводится обычно для номинального режима.

Коэффициент мощности cos φ обязательно указывается для трансформаторов (с первичной стороны).

Масса приводится в кг.

Габаритные размеры обычно указываются в порядке: длина х ширина х высота в мм.

Некоторые из технических характеристик указывают на табличке источника.

Основным источником питания переменного тока для ручной дуговой сварки является сварочный трансформатор.

Рис. 92. Конструктивная схема трансформатора типа СТН (а) и его внешние характеристики (б):