Контактная стыковая сварка оплавлением

Темы: Контактная сварка, Стыковая сварка.

Контактная стыковая сварка оплавлением рассмотрена на рисунке 1 на примере сварки круглых стержней из одноименных металлов.

Контактная стыковая сварка оплавлением начинается с первой стадии — установки деталей в электродных губках (электродах ) сварочной машины. Детали прижимаются к поверхностям токоподводящих электродов повышенными силами F_заж, чтобы в контакте электрод — деталь создать необходимые силы трения, которые должны удерживать детали от проскальзывания в электродных губках под действием осевых сил, вызванных давлениями Р_опл и Р_ос. Из-за больших сил F_заж контактное сопротивление электрод – деталь становится незначительным (R_эд ≈ 0).

Другие страницы по теме

Контактная стыковая сварка оплавлением

:

Установочную длину l_у нужо выбирать оптимальной, т.к. она влияет на сопротивление зоны сварки черeз сопротивление деталей R

д, нa деформационную способность деталей — черeз возможность их искривления oт потери устойчивости пpи сжатии и нa отвод теплоты в электродныe губки от зоны стыка — пpи нагреве. Сопротивление детали R_д определяется выражением

где S — поперечное сечение детали ; ρ_т – удельное сопротивление металла, зависящее от температуры.

Послe зажатия деталeй в электродных губках между иx торцами нужно оставлять минимально возможный зазор для устранeния электрического контакта между деталями перед подачей на ниx напряжения oт источника сварочного тока. Поэтoму контактное сопротивление деталь — детaль R_дд создается нe перед пропусканием тока, кaк пpи точечной и шовной сварке, a в процессе его протекания.

Вторая стадия процесса сварки — оплавление — начинается с подачи напряжения oт источника сварочного тока на разомкнутые детали, после чего подвижная плита машины с закрепленной деталью начинает перемещаться к неподвижной детали со скоростью V

п.п.

Электрический контакт торцов деталей нaчинается с их легкого касания пoд давлением ~0,01МПa, которое сохраняется нa таком уровне в течениe всего времени оплавления.

Из-за малого давления Р_опл между торцами деталей создается один, реже два локальных электрических контакта, по которым протекает весь ток, называемый током оплавления I_опл:

Высокая плотность тока вызывает быстроe расплавление металла в зонe контакта и образование жидкогo мостика или жидкой перeмычки. Тепло, которое выделяется в жидкой перемычке пpи протекании тока, частично отводитcя в торцы деталей, и нагревает их, что необходимo для последующей деформации металла, a оставшаяся часть накапливается, вызывaя дальнейший нагрев перемычки.

 

Рис. 1. Схема процесса контактной стыковой сварки оплавлением и сопротивлением : l_у — установочная длина; l_э.г. — длина электродной губки ; Т _с — сварочный трансформатор; R_д, R_дд , R_эд— сопротивления деталей, деталь — деталь, электрод — деталь; l_опл и l_св — ток оплавления и сварочный ток; Р_опл — Р_н, Р_ос — давления на стадиях оплавления , нагрева и осадки соответственно; F_заж — сила зажатия деталей в электродныx губках; V_п.п, V_опл — скорость подвижной плиты машины c деталью и скорость оплавления; S_деф — перемещение от деформации металла.

При нагреве металла до температуры кипения перемычка взрывообразно разрушается. Этому способствуют электродинамические силы, выталкивающие токоведущую перемычку из зазора наружу, ускоряя ее разрушение. Время существования жидкой перемычки составляет 0,001…0,005с.

При разрушении перемычки металл частичнo выбрасывается из зазора в видe мелких высокотемпературных капель и пара, частично остается нa торцах деталей. Давление паров металла в зазоре достигает 30м/с, а скорость разлета капель металла — до 60м/с.

Выбрасываемые из зазора под высоким давлением пары металла оттесняют воздух от зоны стыка, а высокотемпературные капли металла реагируют с кислородом в стыке, снижая его концентрацию. Действия обоих факторов обеспечивают эффективную защиту нагретого металла в зоне стыка от окисления.

Из-зa индуктивности сварочной цепи в месте разрушенной перемычки образуетcя дуговой разряд , горящий преимущественнo в парах металла. Теплота oт горения дуги частичнo расплавляет металл на торцах, и частично идет нa нагрев торцов деталeй в глубину, кaк и теплота oт жидкой перемычки.

Дуга горит до образования нового твердого электрического контакта между торцами, так как подвижная деталь с момента начала оплавления продолжает перемешаться с определенной скоростью к неподвижной.

Новый контакт шунтирует дугу, которая гаснет, а на его месте повторяется процесс образования жидкой перемычки, ее взрыва , горения дуги и т. д. многократно по поверхностям торцов в течение времени оплавления.

Таким образoм, сопротивление деталь-деталь R_дд имеeт сложную физическую природу. Пo величине оно остается примернo постоянным в течение всегo времени оплавления и создает свoим действием источник нагрева преимущественно плоскогo характера.

Сопротивление детали R_д, возрастающее по мере нагревания металла из-за увеличения удельного сопротивления, создает источник нагрева объемного характера, причем в пределах установочной длины больше теплоты выделяется в объеме, примыкающем к стыку, так как в нем более высокое удельное сопротивление металла.

Многократное повторение процессов образования жидких перемычек и дуг между торцами деталей приводит к созданию на них слоев жидкого металла, которые удерживаются на торцах от стекания силами поверхностного натяжения.

За врeмя оплавления слои жидкого металла нa торцах обновляются, чем устраняется накопление нa поверхности жидкого металла толстыx оксидных плёнок и в сoвокупности c защитой зоны стыка нa стадии оплавления повышается качество соединения. Слoй жидкого металла на торцe необходим и для эффективного выдавливaния из стыка оксидов нa стадии осадки. Oн должен быть равномерным пo поверхности торца и бeз очагов кристаллизации. Этo достигается непрерывным и интенсивным процессoм оплавления.

Непрерывность оплавления обеспечивается поддержанием равенства

v_п.п. = v_опл. (2)

где v_п.п. — скорость перемещения подвижной плиты машины c деталью, v_oпл. — скорость оплавления деталей.

Скорoсть оплавления обусловлена физическими процессами нагрева металла и его плавления, a скорость подвижной плиты машины зaдается механическим приводом. Поэтому есть определенные трудности в согласовании этих скоростей. В дальнейшем будeм считать, чтo равенство (2) выполняется в течениe всего времени оплавления, и пpи дальнейшем изложении будем использовать только параметр v

oпл.

Интенсивность оплавления зависит от изменения взаимосвязанных параметров l_опл и v_опл. С их возрастанием, с одной стороны, повышается интенсивность оплавления и улучшается качество защиты, а с другой, увеличиваются потери металла и энергии, которая уносится из зоны стыка с высокотемпературными парами и каплями металла.

Таким образoм, в конце стадии оплавления нa торцах деталей должен образоватьcя слой расплавленного металла c минимaльным окислением, торцы дoлжны быть прогреты в глубину, a иx поверхности выровнены.

Заканчивается контактная стыковая сварка оплавлением третьей стадией — осадкой. Осадка начинается с ускоренного перемещения подвижной детали. Вместе с повышенной скоростью осадки, примерно на порядок превышающей скорость оплавления, резко возрастает сила осадки.

Высокая скорость осадки позволяет быстро захлопнуть зазор между торцами, предупредив этим окисление и кристаллизацию расплавленного металла из-за прекращения процесса оплавления вследствие нарушения условия (2).

В первый момент осадки тоpцы соприкасаются черeз жидкий металл, чем создается начальный физический контакт. Дальнейшеe перемещение под действием вoзросшей силы осадки сопровождаетcя пластической деформацией нагретого металла тoрцов. Пpи осадке для дополнительного прогревa металла в глубину некотороe время продолжает протекать ток, нaзываемый током осадки I_oс, который по величине в нeсколько раз большe тока оплавления I_oпл из-за прекращения дeйствия сопротивления R_дд.

При деформации металла из стыка вместе с жидким металлом легко выдавливаются оксиды и загрязнения.

Оксидные плёнки, если через них образовaлись межатомные связи, нe позволяют получить хорошеe соединение из-за их высокoй твердости и хрупкости, из-за чего резко снижается прочность и пластичность соединения.

У ряда металлов , которые наиболее часто содержатся в сталях (хром, марганец, кремний, алюминий), температура плавления их оксидов много выше температуры плавления стали (на 100.. .500°С). Тугоплавкие оксиды находятся в твердoм состоянии на поверхности расплавленногo металла, и толькo наличие последнего позволяет иx либо выдавить из стыка, либo раздробить и этим ослабить вредноe влияние на качество соединения.

Вместе с жидким на периферию стыка выдавливается перегретый твердый металл, который может дать в стыке зону крупного зерна, что ухудшает качество сварного соединения. После осадки выдавленный металл образует по периметру стыка грат (см. рисунок 1).

Для эффективногo выдавливания из стыка перегретогo и расплавленного металла c оксидами пластическая деформация пpи осадке должна локализовываться в околостыковой зоне, a не распределяться равномерно пo установочной длине. Для этогo необходимо оптимизировaть ширину зоны нагрева и градиeнт температуры внутри неё.

При пластической деформации после выдавливания оксидов и за грязнений происходит сближение активированных теплотой атомов на соединяемых поверхностях до параметра кристаллической решетки с последующим их химическим взаимодействием и образованием металлических связей.

Окончательное формирование соединения заканчиваетcя рекристаллизацией металла, пpи которой через плоскoсть стыка из одногo торца в другой прорастaют зёрна, что обеспечивает объемноe упрочнение соединения. Для этогo после осадки в зонe стыка должен оставатьcя металл, нагретый дo температуры рекристаллизации.

• < Стыковая сварка сопротивлением
• Точечная сварка металлов >

Стыковая сварка оплавлением

Стыковая сварка оплавлением представляет один из способов контактной стыковой сварки и относится к разряду сварки давлением. Такой вид сварки появился примерно 90 лет назад. Стыковая сварка оплавлением является эффективным способом соединения металлов с площадью сечения до 100000 мм². Применяется для соединения трубопроводов, арматуры железобетонных изделий, для состыковки профильной стали. Очень эффективный данный способ для получения железнодорожных путей без стыка, изготовлении якорных цепей.

Контактная стыковая сварка оплавлением

Контактная стыковая сварка оплавлением заключается в следующем:

• детали зачищаются от грязи, масляных пятен, окислов. Подготавливают свариваемые торцы заготовок для точного контакта;
• свариваемые детали закрепляются в сварочных электродах;
• от трансформатора на детали подают напряжение тока большой силы и низкого напряжения;
• происходит нагрев стыкуемых поверхностей до пластического состояния;
• затем производится сжатие заготовок с нарастающим усилием, ток отключают до окончания осадки.

Контактная стыковая сварка оплавлением позволяет на атомном уровне соединять заготовки. Процесс кристаллизации металлов образует прочный сварной шов.

Режимы стыковой сварки оплавлением

Режимы стыковой сварки оплавлением такого способа имеют следующие особенности:

• Взрывообразное соединение деталей. Это вызвано тем, что на концах заготовок большая плотность тока, которая сильно разогревает деталь. При соединении происходит эффект взрыва. В результате часть тепла рассеивается в атмосфере в виде брызг металла, а другая часть накапливается в стыке. Благодаря этому образуется жидкий слой металла. После чего детали быстро сближают друг с другом. Соединяя детали, часть жидкого металла и твердого выдавливается из зоны сварки, при этом образуется грат;
• Осуществляется непрерывным оплавлением и прерывистым.

Особенности непрерывного оплавления заключаются в постепенном сближении заготовок. Касание их торцов происходит лишь по некоторым выступам. Но этого хватает для быстрого нагрева и расплавления, при котором часть металла взрывается и вылетает. Сближение продолжается и оплавляются новые контакты, при этом образуется жидкий слой металла. Теперь торцы быстро сближаются с усилием и происходит сваривание деталей.

Метод прерывистого оплавления включают в себя поочередное сжатие и развод деталей с небольшим усилием. Так как этот процесс проходит при включенном токе, то при сжатии торцы деталей разогреваются сварочным током. При разводе образуется электрический разряд между торцами. Этот разряд оплавляет поверхность металлов. После нескольких таких повторений металл плавится и происходит сдавливание заготовок.

Имеется большое разнообразие машин для сварки оплавлением и каждая из них имеет свои технические характеристики и режимы стыковой сварки оплавлением. Машина марки МСГУ-300 и МСГУ-500 имеют одинаковые характеристики, но отличаются мощностью. Они применяются для сварки стержней до 70 мм. диаметром, путем непрерывного оплавления, а также с предварительным подогревом. Стержень зажимается пневмогидравлическим зажимом. Гидравлический привод осадки, сварочный трансформатор имеет переключатель ступеней контактора.

Технические характеристики марки МС-2008 сваривает стержни 60 мм. диаметром путем непрерывного оплавления. Полуавтоматическая сварка производится оплавлением с подогревом. Привод осадки электромеханический, станина зажима с пневматическим устройством, сварочный трансформатор с переключателем ступеней. Машина «Чайка FBWM-60» выполняет сварку оплавлением ножей, лент, ленточных пил высокоуглеродистой стали и легированной, с дальнейшей термообработкой. Оснащена компьютерным управлением, автоматическая термообработка, современная конструкция зажимов, быстрая проверка качества шва. Каждая из этих машин соблюдает режимы стыковой сварки оплавлением для прочного соединения заготовок. При этом сварочный шов получается высокого качества.

КОНТАКТНАЯ СТЫКОВАЯ СВАРКА[метод оплавления и сопротивления]

[Контактная стыковая сварка] представляет собой сварочный процесс, в рамках которого отдельные детали соединяются по всей плоскости касания, причем это соединение происходит в результате нагрева.

В зависимости от требований к готовому сварному шву, площади сечения, а также конкретной марки металла, подобное воздействие выполнять можно несколькими способами, а именно оплавлением или же сопротивлением.

Соединение в процессе [контактной сварки] формируется на порядок быстрее, чем в процессе сварки плавлением. В итоге, такой процесс отличается большей производительностью, а также характеризуется меньшим короблением детали.

Контактная стыковая сварка достаточно часто используется в серийном и массовом производстве.

Это обусловлено тем, что данный процесс более легко автоматизируется, а также отлично встраивается в конвейеры (поточные).

Схема — виды контактно-стыковой сварки

Подобная сварка достаточно активно используется в авиакосмической, а также автомобильной промышленности.

Однако и в других отраслях (к примеру, данной технологией, сваривают газопроводы и нефтепроводы) этот способ нашел также широкое применение, в частности из-за того, что соединения, полученные таким образом, выгодно отличаются высокой прочностью.

Также стоит отметить и тот важный факт, что с контактной сваркой, в случае необходимости, легко справится даже неопытный сварщик, то есть качество готового соединения от квалификации работника не зависит.

Контактную сварку можно использовать для соединения между собой деталей толщиной от сотых до десятых миллиметров (и вплоть до десятков миллиметров).

Для работ сегодня обычно используются системы с повышенной частотой питающего напряжения. В итоге, это позволяет снизить габариты трансформатора.

Технология стыковой сварки

Контактная стыковая сварка арматуры и стыковая сварка полиэтиленовых труб (в общем, к какому бы конкретно изделию подобная метода не применялась) работает всего по одной и той же технологии.

О том, как в технологическом плане происходит сварка стыковых соединений – далее.

Cтыковая сварка арматуры, труб пнд и прочих материалов является, по сути, разновидностью контактной сварки, то есть в основу технологии здесь заложено тепловое воздействие тока (закон Джоуля-Ленца), а также усилие сжатия, которое прикладывается к свариваемым деталям.

Если сварка производится с нагревом стыка до пластического состояния, то она называется сваркой сопротивлением, а если до оплавления – оплавлением.

Сварка сопротивлением выполняется так: детали, которые закреплены в зажимах сварочной машины, плотно прижимаются к друг другу теми поверхностями, которые нужно присоединить.

Затем, между ними пропускается электроток. Когда поверхности приобретут пластичность, будет произведено сжатие (осадка) и одновременно отключен ток.

Видео:

Дефекты стыковой сварки сопротивлением возможны в том случае, если контактирующие элементы отдельных деталей не будут, как следует подготовлены. Так, в данном случае необходимо удаление всех оксилов, неровностей, загрязнений.

Все это может провоцировать неравномерный нагрев и, следовательно, дефект.

Стыковая сварка труб пнд и других элементов должна производиться с учетом того, что чем больше сечение у свариваемых поверхностей, тем ниже качество полученного соединения.

Это можно объяснить образованием в стыке окислов. Кстати, этим же легко объясняются некоторые ограничения на применение сварки сопротивлением для соединения деталей, площадь сечения которых превышает 200 квадратных миллиметров.

Учитывая все, о чем шла речь выше, вовсе не удивительно, что подобная сварка обычно используется при необходимости соединить стержни, проволоку, трубы из низкоуглеродистой стали (небольшие сечения).

Кроме того, сварка сопротивлением неплохой результат показывает и для металлов, которые отличаются хорошей свертываемостью в пластичном состоянии.

Имеются в виду медные и алюминиевые сплавы, конструкционные стали (низколегированные, малоуглеродистые).

Сварка оплавлением

Контактная стыковая сварка оплавлением, по своей технологии от сварки сопротивлением отличается тем, что напряжение на обмотках трансформатора подается ровно до момента контактирования свариваемых между собой концов.

В процессе сближения деталей контактировать начинают отдельные микронеровности на торце.

Причем количество последних на порядок меньше, чем в том случае, когда детали предварительно сдавили. В итоге, выступы сминаются, а площадь контактирования вырастает.

При первом контакте возникает ток, который приходится на несколько микровыступов. Причем плотность тока в контакте отдельных выступов так высока, что металл греется за тысячные доли одной секунды, а потом и вовсе – закипает.

При этом жидкие перемычки контактов нарушаются микровзрывами.

Контактировать начинают все новые и новые микровыступы и, в итоге, в зоне выступов возникают пары металлов, а вернее повышенное давление таких паров, которое защищает нагретую зону сварки от воздействия атмосферы.

Схема стыковой сварки оплавлением

Когда торцы детали переходят в такое состояние, когда на их поверхностях появляется слой жидкого металла, к ним прикладывается определенное усилие.

В итоге, жидкий слой выдавливается в град и, затем, формируется действительно прочное сварное соединение.

Полученное соединение, кстати, будет отличаться минимальным количеством дефектов в виду того, что все окисные пленки и продукты разложения также оказываются выдавленными в град.

Стыковая сварка оплавлением дает более качественное соединение из-за того, что металл на поверхности торцов, который, например, может быть загрязнен, удаляется в процессе оплавления.

Так, части пластичного металла, а также жидкий слой выдавливается в процессе сварки в град, а это значит, что сварной контакт образуют «молодые», чистые поверхности.

Преимущество этого способа заключается также и в том, что здесь отсутствует необходимость обрабатывать, особым образом готовить к сварке торцы, как этого требует сварка соединением.

Кроме того, в процессе сварки деталей с различным сечением можно сделать особый скос. Таким образом, площадь изначального контакта уменьшится, а процесс оплавления будет более эффективным – по мере нагрева детали примут нормальную форму.

Видео:

Отдельно стоит отметить стыковую сварку оплавлением с предварительным подогревом или же, как ее еще называют, сварку прерывистым оплавлением. Этот способ используется в том случае, когда нужно соединить между собой крупногабаритные детали – трубы, рельсы и т.д.

На начальной стадии для облегчения всего процесса используют специальный прием. Он заключается в том, что сначала детали медленно сводят до того, пока между ними не возникнет контакт, и не образуются пары металла, жидкость.

Потом детали разводят, а то тепло, которое выделяется в зоне сплавления, распространяется на иные части детали, подогревая их.

Следующий этап предусматривает опять же создание контакта между торцами, но здесь это уже происходит до тех пор, пока они не нагреются. Весь последующий процесс проходит стабильно, без перерывов.

Сварка сопротивлением

Контактная стыковая сварка сопротивлением характеризуется тем, что при ее выполнении детали изначально прижимаются губками к электродам.

Это необходимо для того, чтобы обеспечить достойный электроконтракт, а также исключить вероятность проскальзывания деталей между электродами.

Потом происходит сжимание с усилием, включают сварочный ток, который нагревает детали. Следующий этап – прикладывание осадок, уменьшение наплава, а затем вновь максимальный нагрев, в процессе которого на детали воздействуют осадки.

В тот самый момент, когда деформируемое сопротивление является самым малым, прикладывают усилие осадки и включается ток.

При всем при этом металлы, будучи нагретыми до высочайшей пластичности, выдавливаются от центра стыка к перифериям. Вместе с металлом к перифериям также выдавливается и град, остатки окисных пленок.

Этот способ сварки подходит для соединения деталей с небольшим сечением (максимум – 40 миллиметров). При этом само соединение формируется в твердой фазе в стыке без расплавления металла.

Схема сварки сопротивлением

Главная особенность всего способа заключается в том, что пластичный, разогретый до очень высокой температуры металл выдавливается в град, то есть в контакт вступают разогретые частички детали.

Недостатком этого способа является необходимость действительно тщательно готовить торцы под сварку. Кроме того, при соединении деталей с большим сечением, необходимо использование действительно огромных мощностей.

Машины и аппараты

Машина стыковой сварки, как показывает практика, используется чаще всего для соединения полиэтиленовых и иных труб, выполненных из полимерного материала.

Аппарат стыковой сварки полиэтиленовых труб свою высокую популярность приобрел из-за безопасности, надежности, возможности работы с трубами различного размера.

А еще сварка стыковых швов, таким образом, легко удовлетворит даже самые высокие запросы к качеству.

Видео:

Сварочные машины для стыковой сварки труб активно используются при прокладке газо и водопроводов.

Ручная и полуавтоматическая машина стыковой контактной сварки подходит для монтажа трубопроводов среднего и низкого давления.

Контактная стыковая сварка | Мир сварки

 Контактная стыковая сварка

Стыковая сварка – способ контактной сварки, при котором соединение свариваемых деталей происходит по поверхности стыкуемых торцов.

При стыковой сварке (рис.1) зажатые электродами с усилием F_сж свариваемые детали соединяются по всей поверхности их контакта при осадке усилием F_св после местного нагрева соединяемых концов. Усилие F_сж обычно значительно превышает F_св. После сварки в месте стыка образуется грат (рис.2), который удаляется механическим путем.

Рис.1. Схема контактной стыковой сварки

По степени нагрева торцов деталей различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением (непрерывным и прерывистым).

Рис.2. Сварной стык

Стыковая сварка сопротивлением – способ, при котором чисто обработанные поверхности двух деталей приводятся в плотное соприкосновение с пропусканием сварочного тока. После нагрева стыкуемых поверхностей до пластического состояния производится осадка (сжатие) деталей с одновременным отключением тока. Таким способом сваривают детали из низкоуглеродистых сталей, круглого или прямоугольного сечения площадью до 1000 м² и легированных сталей площадью до 20 мм². Цветные металлы и их сплавы хорошо свариваются сваркой сопротивлением. Этим способом можно соединять и разнородные металлы (сталь с медью, латунь с медью, различные сорта сталей между собой).

Сварка сопротивлением требует высокой точности обработки и плотности прилегания свариваемых поверхностей. Недостатки подгонки (перекос, зазор) приводят к неравномерному прогреву деталей, образованию оксидов и тем самым – снижению качества сварного соединения. Допустимые отклонения размеров стыкуемых поверхностей круглых сечений – не более 2 %, прямоугольных – не более 1,5 %. Свариваемые торцы деталей подвергают тщательной механической или химической очистке.

Сварка непрерывным оплавлением выполняется в следующей последовательности. Детали, закрепленные в зажимах машины, плавным перемещением подвижного зажима приводят в соприкосновение при включенном сварочном токе. При этом происходит оплавление свариваемых торцов деталей. Затем производится осадка деталей на установленную величину, после чего ток выключается. Способ применяется для соединения тонкостенных труб, листов, рельсов и др. Допускается сварка разнородных металлов. Достоинством способа сварки с непрерывным оплавлением является высокая производительность; недостатком – значительные потери металла на угар и разбрызгивание.

Сварка прерывистым оплавлением производится чередованием плотного и неплотного контакта свариваемых поверхностей при включенном сварочном токе. Небольшие возвратно-поступательные движения подвижного зажима периодически замыкают сварочную цепь в месте контакта деталей до тех пор, пока торцы их не нагреются до температуры 800…900 °С. Затем производится оплавление и осадка. Методом прерывистого оплавления свариваются низкоуглеродистые стали в тех случаях, когда мощность машины недостаточна для производства сварки с непрерывным оплавлением. Этот способ также связан с дополнительным расходом металла, поэтому иногда подогрев осуществляется методом сопротивления (включается ток при замкнутой сварочной цепи), а затем разводятся детали и переходят к оплавлению и осадке.

Сварка оплавлением допускает менее тщательную обработку свариваемых торцов, чем при сварке сопротивлением, так как часть металла из зоны сварки оплавляется. Детали под сварку могут нарезаться пресс-ножницами и даже кислородной резкой (с последующей очисткой от окалины и шлака). Допускаются большие отклонения размеров сечений торцов стыкуемых деталей (круглых – до 15 %; прямоугольных – до 12 %).

Оригинальный способ стыковой сварки был предложен советским изобретателем Александром Михайловичем Игнатьевым (1879 — 1936). При нормальном способе стыковой контактной сварки электрический ток и давление осадки направлены нормально к поверхности стыка. При сварке по способу А.М. Игнатьева давление также прилагается нормально к поверхности стыка, но электрический ток пропускается параллельно поверхности стыка (рис.3).

Рис.3. Принцип стыковой сварки по методу А.М. Игнатьева 1 – электрод; 2 – пуансон осадочного пресса; 3 – заготовка; 4 – пластина быстрорежущей стали; 5 – изолирующая асбестовая прокладка

Параметры режима стыковой сварки оплавлением

 

Основыные параметры

Параметрами режима стыковой сварки непрерывным оплавлением являются сила тока l или мощность N, скорость оплавления Vопл (мм/сек), припуск на оплавление l опл (мм), припуск на осадку под током и без тока Δlопл.м=Δlопл (мм), скорость осадки voe (мм/сек), общее давление осадки p (кг/мм2) или удельное давление р (кг/мм’3), установочная длина l (мм).

Для сварки оплавлением с подогревом регламентируются также количество циклов подогрева и длительность включения и пауз в течение каждого цикла. Иногда дополнительно устанавливаются сила тока при подогреве, температура подогрева, припуск на подогрев, давление в момент замыканий.

Сила тока

Эта величина приблизительно прямо пропорциональна сечению. Поэтому в практике принято пользоваться плотностью тока. Сила и плотность тока относятся к стадии оплавления как к основной для тепловых процессов. В связи с большим и относительно постоянным сопротивлением контакта плотность тока при оплавлении невелика и составляет 3—50 a/мм2. Для сварки непрерывным плавлением она больше и находится в пределах 10÷50 а/мм2, для сварки с подогревом 3-т-15 о/мм². Удельная мощность для сварки с подогревом находится в пределах 5—20 ква/см², для сварки непрерывным оплавлением 15—60 ква/см²

Скорость оплавления

Вначале она, как это видно на рис, мала, затем по мере нагрева металла она при той же мощности может и должна повышаться. Если подача будет отставать от плавления, то это увеличит зазор и длину перемычек, частота взрывов снизится и появится опасность окисления. Законы перемещения подвижной плиты машины и изменения скорости оплавления выразятся уравнениями.

Опытным путем найдены значения коэффициентов вил для отдельных металлов и вариантов технологического процесса. Так, при сварке непрерывным оплавлением труб сечением 400—600 мм² из низкоуглеродистой стали при небольшой мощности и малом припуске на оплавление, они будут равны а=0,15 -г 0,3 мм/сек2, п — 2, тогда Δlопл — (0,15/0,2) t³ и V_опл, — (0,3 * 0,4) t

.

Сварка высоколегированных и аустенитных сталей, ввиду их малой электро- и теплопроводности и быстрого прогрева стыка требует относительно малых скоростей оплавления вначале и очень больших к концу.

Ускоренное перемещение плиты перед осадкой к концу оплавления желательно еще и потому, что содержащийся в этих сталях хром быстро окисляется. Выдерживание равенства скоростей подачи и плавления как условия устойчивого оплавления обеспечивает более полную защиту стыка от окисления. Закон перемещения плиты выражается уравнением

Когда сварка деталей того же сечения осуществляется с подогревом, скорость оплавления увеличивается, длительность его сокращается. Для упрощения скорость оплавления часто принимают как среднюю за все время оплавления.

• Средняя скорость оплавления с увеличением сечения снижается.
• Для сварки непрерывным оплавлением деталей небольшого сечения из малоуглеродистой стали средняя скорость оплавления обычно находится в пределах I—3 мм/сек.
• Сварка деталей большого сечения (с подогревом), обычно осуществляется со скоростью оплавления 0.5—1,5 мм/сек.

Высоколегированные стали, цветные металлы, легкие сплавы свариваются со значительно большей скоростью оплавления. Так, при сварке аустенитных сталей скорость оплавления повышается в 1,5—2 раза, при сварке алюминия достигает 3—5-кратного значения по сравнению со сваркой ‘простой стали.

Особенности сварки:

1. Скорость оплавления для закаливающихся сталей с целью предупреждения слишком сосредоточенного нагрева и быстрого охлаждения принимается несколько меньшей, чем для малоуглеродистой стали.
2. Скорость оплавления устанавливается и контролируется только при использовании машин с автоматизированным механизмом подачи.

Припуск на оплавление выбирается так, чтобы неровности на торцах смогли выравняться, а нагрев деталей достиг такого состояния, когда на торцах образуется сплошной жидкий слой и деталь прогревается на необходимую глубину равномерно по сечению. При заданной скорости оплавления -припуском определяется длительность этой стадии. С увеличением диаметра или толщины деталей время, необходимое для выравнивания температуры по сечению и для распространения нагрева на требуемую глубину, возрастает. Соответственно должна увеличиться величина припуска на оплавление.

При сварке непрерывным оплавлением круглых стержней общий припуск для двух деталей ориентировочно составляет 0,7 + 0,8 от диаметра, причем для более тонких стержней отношение берется большим. Для сварки листов и труб относительно небольшой толщины припуск на оплавление может быть определен по соотношению:

где 8 —толщина листа или стенки трубы в мм.

При сварке с подогревом припуск на оплавление берется на 30—50% меньше, так как общий нагрев частично осуществляется еще до оплавления. Оплавление ведется главным образом лишь для защиты от окисления и может быть существенно сокращено по длительности и величине.

Припуск на осадку должен быть достаточным для полного закрывания лунок, остающихся после взрьь ва перемычек и совершения пластической деформаций возрастают. Вместе с этим должен увеличиваться припуск на осадку. Припуск на осадку находиться в зависимости от сечения. Для круглых стержней.

D и о —диаметр стержня или толщина листа в мм.

При возрастании скорости оплавления взрывы более толстых перемычек сопровождаются образованием более глубоких лунок; для их закрытия требуется увеличение припуска на осадку. От марки стали величина припуска практически не зависит.

Стадия осадки:

Этот шаг должен происходить частично под током, частично без тока. Преждевременное выключение тока может вызвать нежелательное охлаждение зоны стыка к моменту завершения осадки, затруднить удаление жидкого расплава и пластическое деформирование. Запоздалое выключение сопряжено с опасностью перегрева металла. Обычно осадка под током составляет 30—60% к общей осадке.

1. Удельное давление для сварки малоуглеродистых сталей непрерывным оплавлением применяется в пределах 5—8 кг/мм², для легированных сталей 6—10 кг/ мм²; для аустенитных сталей оно достигает 20—35 кг/мм².
2. С момента начала осадки оплавление прекращается, что сопряжено с опасностью образования окислов в стыке. Поэтому этот опасный интервал должен быть по возможности сокращен, т. е. скорость осадки должна быть высокой.
3. Для малоуглеродистой стали скорость осадки примерно в 8—10 раз больше скорости оплавления и должна быть не меньше 10—15 мм/сек\ для сталей, легированных хромом, кремнием, алюминием, она достигает 30—80 мм/сек. Стыковая сварка алюминия проводится со скоростью осадки 100 -г 200 мм{сек.

Установочная длина выбирается так же, как и для сварки сопротивлением.

Количество циклов подогрева (соответственно необходимой глубине прогрева) увеличивается с сечением свариваемой детали. В диапазоне обычно свариваемых сечений количество циклов подогрева находится в пределах 3—20. Температура подогрева также повышается с 700—800° (для небольших сечений), до 900— 1100° (для больших сечений). При сварке малоуглеродистых сталей длительность каждого полного цикла составляет 1—4 сек., повышаясь вместе с сечением. При этом время импульса и паузы примерно одинаково. Остальные, упомянутые ранее, параметры режима подогрева регламентируются в специальных случаях.

Подготовка под сварку заключается в обработке торцов, зачистке поверхностей деталей в местах

Рис. Выравнивание сечений при стыковой сварке: о —для стержней неодинакового диаметра; б —для трубы и стержня; в и « — для деталей различной формы.

контакта с электродами и выравнивании сечений свариваемых деталей.

Обработка торцов

Торцы во избежание их нагрева и для сокращения припусков, а также для предотвращения окисления (при сварке сопротивлением) должны быть обработаны с достаточной точностью. Для сварки сопротивлением начальный зазор в стыке не должен превышать 0,15 припуска на осадку. Если сварка ведется на автоматических машинах, зазор должен быть еще меньшим.

Для сварки оплавлением требования к точности обработки торцов не очень строгие. При непрерывном оплавлении зазор в 1—1,5 мм не влияет на качество сварки, особенно когда задается несколько увеличенный припуск на оплавление.

Детали в местах зажатия электродами должны зачищаться для того, чтобы загрязнения (ржавчина и т. п.) не увеличили контактного сопротивления и не вызвали ненужного здесь и всегда вредного перегрева детали и электродов. Зачистка осуществляется наждаком, пескоструйной обработкой, травлением.

Выравнивание сечений производится для получения равных условий нагрева и деформаций при осадке и применяется для деталей с разницей сечений более чем на 10—15%.

Примеры выравнивания

 

 

риемы выравнивания

Подобные статьи

Стыковая контактная сварка: особенности, машины

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 892 Опубликовано 09.06.2014

Стыковая контактная сварка позволяет соединить детали между собой сварным соединением по всей площади их сечения. Это эффективный автоматизированный процесс, дающий возможность получения за очень короткий срок высококачественных соединений. Существует несколько способов стыковой сварки. Каждый из них имеет свои преимущества.

Они зависят от требуемого качества соединения, площади соединяемых деталей и марки металла. Работа выполняется при помощи специального устройства. Этим способом осуществляется сварка многих технологических изделий, в частности, контактно стыковая сварка арматуры, колес, труб, рельсов, колец и т.д.

Машина контактной стыковой сварки

Аппарат для контактной сварки представляет собой сварочный трансформатор, от которого отходят электроды, являющиеся зажимами. В этих зажимах крепятся свариваемые детали. Один из электродов является неподвижным, а второй — подвижным.

Подвижный электрод связан с приводом машины и управляется с пульта. Также в состав устройства входят подвижная и неподвижная плиты, на которых закреплены электроды.

Контактная сварка оплавлением

Свариваемые детали зажимаются в электродах, после чего на электроды подается напряжение. Изделие на подвижной плите сближается с неподвижным изделием до образования между ними минимального контакта. В некоторых местах, между торцами деталей, возникает высокая плотность тока. В результате этого металл нагревается, плавится, а между деталями возникают мостики из жидкого металла. Эти мостики взрывообразно разрушаются, способствуя еще большему разогреву металла. На торцах деталей образуется слой жидкого металла.

Стыковая контактная сварка оплавлением заканчивается осадкой. Подвижная деталь начинает ускоренно двигаться по направлению к детали неподвижной. Имеющийся между деталями зазор захлопывается. Тем самым предотвращается кристаллизация и окисление расплавленного металла.

Нагретые торцы деталей подвергаются горячей деформации. Оксиды некоторых металлов, входящие в состав сталей, имеют более высокую температуру плавления, чем сталь. Расплавить их невозможно, поэтому их можно удалить с места сварки только выдавливанием или дроблением. Совместно с оксидами выдавливаются и частицы перегретого твердого металла, который способен ухудшить качество сварного соединения.

По периметру стыка в результате осадки образуется грат — слой оплавленного металла.

Стыковая сварка сопротивлением

Торцы свариваемых деталей предварительно подготавливают для обеспечения их надежного контакта между собой.

Контактная сварка сопротивлением предполагает предварительное соединение заготовок со значительным усилием, а затем — подачу на них тока. Торцы деталей разогреваются и расплавляются. Сварочный ток выключается и производится осадка. В результате происходит выдавливание твердого металла, оксидов и части жидкого металла за пределы стыка. Образуется утолщение металла — грат.

Оба вида контактной сварки используются достаточно интенсивно, но сварка оплавлением имеет некоторые преимущества перед методом сварки сопротивлением.

Это заключается в том, что сваривать оплавлением можно изделия даже сложной формы, металлы различных марок. Кроме того, торцы изделий не нужно предварительно подготавливать.

Стыковая сварка сопротивлением и оплавлением. Аппараты для пластиковых труб

Стыковая сварка — это контактное соединение, где заготовки привариваются по всей площади стыкуемых кромок, при помощи тока и сжатия.

Как происходит процесс

Предназначенные изделия для сварки зажимаются в электродах и прижимаются друг к другу осевым усилием. Одна плита машины всегда стоит на месте, а другая передвигается. Нагрев заготовок происходит от подачи тока на них, на стыке прогрев максимальный.

Стыковая сварка от вида сжатия и подачи тока бывает:

• оплавлением;
• сопротивлением.

Стыковая сварка сопротивлением

Сначала заготовки прижимаются друг к другу и только потом подается ток, который превращает стыкуемые части в пластическое состояние. Далее, машина сжимает с определенным усилием детали для получения твердого сварного шва. Обесточивание происходит немного раньше.

Рисунок-схема ниже демонстрирует технологию процесса.

Такой технологией соединяют прямоугольные и круглые заготовки. Для качественного сцепления, детали стыков должны быть тщательно зачищены и подогнаны.

Видео: аппарат стыкового соединения (сопротивлением) арматуры и круга.

Стыковая сварка оплавлением

Технология может выполняться прерывистым или непрерывным оплавлением.

Как происходит стыковая сварка непрерывным оплавлением? Включается ток и начинается постепенное сближение заготовок. Касание стыков происходит по выступающим отдельно кромкам. В виду малой площади выступов, они от тока моментально греются и плавятся.

Часть расплавленного материала вылетает наружу, благодаря этому происходит очищение деталей. В процессе непрерывного сближения и оплавления других маленьких выступов-перемычек, получается расплавленный слой металла. После оплавления заготовок по всему стыку, происходит сжатие с большим усилием.

Схема ниже поможет лучше понять суть технологии.

Стыковая сварка прерывистым оплавлением используется для сваривания деталей с большой площадью сечения. Процесс происходит так: электрический ток поступает всегда, а изделия с малым усилием сжимаются и размыкаются. При смыкании и размыкании от притока тока происходит оплавление поверхностей. При появлении жидкого металла, происходит сжатие с усилием, при котором расплавленный металл вытекает из стыка и получается сварной шов.

Соединение оплавлением используется для материалов с сечением различной формы и нет надобности в подготовке свариваемых торцов.

Технология востребована для соединения:

• трубопроводов;
• арматуры;
• рельсов;
• автомобильных дисков;
• звеньев цепей и т. д…

Видео: машина 130 (метод оплавления) для ленточных пил.

P.S. Итак, стальные заготовки сближают, разогревают током и сжимают, при необходимости шлифуют.

Машины и аппараты для пластиковых труб

Стыковой сварочный аппарат — центрирует, торцует, плавит и сжимает кромки свариваемых изделий. Рассмотрим подробнее, как работают подобные агрегаты!

Технология сварки полимерных материалов:

1. установка заготовок в удерживающее приспособление;
2. центровка деталей и обрезка торцов;
3. вставка нагревательного элемента между торцами;
4. удаление нагревателя и стыковка (сжатие) деталей.

Устройство аппаратов контактной стыковой сварки труб:

• центратор со шкалой перемещения, с механическим или гидравлическим приводом;
• торцеватель для подгонки торцов;
• нагревательный элемент для полимерных материалов;
• блок управления.

Видео: инструкция по использованию аппаратов стыковой сварки полиэтиленовых труб Turan Makina.

Типы машин для ПНД труб

Сварочные аппараты для стыковой сварки труб подразделяются на несколько видов.

1. Ручные сварочные зеркала. Основа аппарата — это нагревательный элемент (зеркало). Весь процесс выполняется вручную: прижимание и удержание деталей.

Нагревательный элемент Dedalo 280 (сварочное зеркало)

Минусы. Такой подход влияет на прочность шва. Поэтому, технология годится для соединения трубопроводов низкого давления (канализация).

Плюсы. Малые габариты, небольшой вес, доступная цена.

2. Более массивный стыковой сварочный аппарат для пнд труб имеет большую оснащенность. В виде:

• станины с центратором и фиксаторами;
• торцевателя;
• нагревательного элемента;
• механического или гидравлического привода.

Аппараты серии TOP

Так как механический привод работает от мышечной силы сварщика, то аппаратом рекомендуется сваривать трубы диаметром до 150 мм. Гидравлический привод используется для труб всех диаметров.

Также, машина стыковой сварки труб может иметь разные блоки регулировки и контроля за температурой нагрева, и давления сжатия при сварке полиэтилена.

P.S. Металлические и пластиковые трубы свариваются встык специальными аппаратами (машинами) ручными или автоматическими. Сварной шов по герметичности превосходит другие виды соединений.

Контактная стыковая сварка оплавлением |

Процесс сварки в принципе представляет собой регулируемое короткое замыкание с двумя концами рельсов, функционирующими как полюса постоянного тока. Сильный ток вызывает дугу между концами рельсов, два поперечных сечения рельсов нагреваются до температуры плавления из-за высокого подводимого тока.

Во время следующего хода осадки рельсы прижимаются друг к другу под высоким давлением, что приводит к слиянию концов. Осадочный металл обрезается сразу после высадки.

В результате получается точный сварной шов без присадочного металла с очень маленькой зоной термического влияния и более или менее последовательным развитием процесса закалки с благоприятной кристаллической структурой.

---

Подготовка сварного шва — небольшой наклон

Из-за формы рельса наблюдается неравномерное распределение материала по поперечному сечению. За счет воздействия электрического тока при стыковой сварке оплавлением рельс нагревается до температуры плавления.Следовательно, рельс не охлаждается равномерно по всему поперечному сечению. Сначала охлаждаются подошва рельса и основание рельса.

Поскольку большая часть материала находится в головке рельса, он остывает гораздо медленнее. Естественным следствием является углубление рельса в области сварного соединения.

Однако этот результат может иметь очень негативное влияние на геометрию пути и безопасность эксплуатации. По этой причине выполняется небольшой наклон вверх двух концов рельса, адаптированный к соответствующему профилю рельса, так что идеальное положение рельса достигается, когда сварной шов остынет.

---

Стыковая сварка оплавлением и термическая сварка алюминия

a) Термическая сварка алюминия

— Прочность шарнира АКПП ок. только 56% материнской железной дороги.
— Более подвержен коррозии
— Высокая частота отказов.
— Низкое качество сварного шва.

б) Стыковая сварка оплавлением

— Прочность соединения FB практически равна материнской рейке.
— Менее подвержен коррозии
— Уровень отказов <10%.
— Превосходное качество сварки.Устранены такие дефекты, как пористость, включения и неплавление.

---

Мобильная установка для стыковой сварки оплавлением

— Это железнодорожно-дорожная машина, которую можно привозить на площадку.
— Мобильные аппараты для стыковой сварки оплавлением изготавливаются либо в стандартном железнодорожном вагоне, либо в контейнерах.
— В случае т / с, построенного на железнодорожном транспортном средстве, сварочная головка размещается между тележками и может быть опущена для сварки на беговой дорожке.
— Контейнерные агрегаты могут использоваться для сварки на пути или, с другой стороны, стандартный автомобиль машина может использоваться только на бегущей строке.
— Новая машина полностью компьютеризирована.
— Как только сварочная головка находится в нужном положении, весь процесс выполняется автоматически нажатием кнопки.

---

Параметры сварки

— Сварочный ток,
— Усилие осадки Давление,
— Смещение,
— Время сварки,
— Запрограммированная идентификация и детали настройки.

---

Испытания для утверждения процедур

1) Обрезка сварного шва
2) Выравнивание сварного шва
3) Внешний вид сварного шва.
4) Неразрушающий контроль
5) Испытание на изгиб
6) Испытание на усталость
7) Макро исследование
8) Испытание на твердость
9) Заявление о результатах и ​​процедурах.
10) Ведение учета

---

Источники; Today, опубликовано Plasser & Theurer, indianrailways.gov.in

---

Соответствующий стандарт; BS EN 14587-2 — Железнодорожные приложения. Отслеживать. Стыковая сварка рельсов оплавлением.

---

Видео;

Сравнение оплавления и стыковой сварки

Оплавление и стыковая сварка — это процессы контактной сварки, при которых слияние происходит одновременно по всей площади двух соприкасающихся поверхностей.В обоих процессах тепло для сварки получается за счет сопротивления электрическому току между двумя лицевыми поверхностями.

В этой статье объясняются основные различия между сваркой оплавлением и стыковой сваркой. Иногда эти термины используются неправильно или взаимозаменяемо, и их применение может сбивать с толку.

В любом процессе контактной сварки два или более металлических куска соединяются под действием тепла и давления в течение контролируемого времени. Основная формула выражается следующим образом:

Нагрев = I ² RT

где: I = тепловой или сварочный ток в амперах

R = электрическое сопротивление свариваемых деталей

T = время

И вспышка, и стык Сварочные процессы могут выполняться с использованием вторичных токов переменного (AC) или постоянного (DC) тока с первичной входной мощностью однофазной или трехфазной.

Как работает стыковая сварка

Рис. 1: Вспышка при оплавлении сглаживает неровности на сварных поверхностях.

Одной из первых форм контактной сварки, которая использовалась в металлообрабатывающей промышленности, является процесс стыковой сварки. Хотя сварка оплавлением и стыковая сварка выполняются на аналогичных сварочных машинах, наиболее заметными исключениями являются приложения давления и тока.

При простом стыковом шве две свариваемые детали сначала сводятся вместе под давлением. Затем подается ток, нагревая область контакта до такой степени, чтобы приложенное давление могло сплотить детали вместе. Другими словами, стыковая сварка — это одноступенчатая операция как по току, так и под давлением.

Давление и ток действуют на протяжении всего цикла сварки, пока соединение не станет пластичным. Постоянное давление (обычно из воздушного цилиндра) преодолевает размягченную область, создавая эффект ковки и последующее сварное соединение.Это делается без изменения силы тока или давления в течение всего цикла.

Настоящий стыковой шов не имеет брызг оплавления. Окончательная осадка сварного шва обычно гладкая и симметричная. Видно очень небольшое рваное выталкивание металла.

Примерами современных применений процесса стыковой сварки на переменном токе являются соединение проволоки и прутка малого диаметра, например катушек для непрерывных линий, производства ленточных пил и проволочных каркасов.

Рис. 2: Сварка оплавлением может применяться, как показано здесь, на материале с неровными краями и двумя концами, которые не совсем совпадают.

Развитие стыковой сварки

Несмотря на то, что стыковая сварка широко использовалась в первые промышленные годы, она была ограничена из-за высокого тока, необходимого для доведения концов больших заготовок до температуры ковки. Также требовалась тщательная подготовка конца. Свариваемые поверхности детали должны быть очень чистыми, гладкими и параллельными. Если не выполнить надлежащую подготовку, из-за неравномерного протекания тока возникнут горячие точки на поверхности сварного шва.

Считалось, что стыковая сварка дает более слабые сварные швы, чем оплавление. Развитие современных микропроцессорных устройств управления и использование постоянного тока и конечного контроля над соприкасающимися поверхностями помогло развеять это убеждение.

Изначально стыковая сварка была ограничена машинами меньшего размера от 5 до 100 кВА и однофазным переменным током. Для более крупных приложений требуются большие токи. Эта высокая потребность в вторичном токе создает нагрузку на первичный источник питания пользователя и требует большого распределительного оборудования.

Позже для стыковой сварки применялся трехфазный источник питания постоянного тока.Сварочный аппарат, оснащенный трехфазным источником питания постоянного тока, обеспечивает сбалансированную линейную нагрузку, снижение первичного тока и более равномерный нагрев зоны сварки. Индуктивные потери сведены к минимуму, что дает большую свободу при проектировании машины. Большие сечения как черных, так и цветных металлов успешно свариваются трехфазным стыковым швом на постоянном токе.

Однако трехфазный источник питания постоянного тока с его выпрямлением, физическими размерами и соответствующими элементами, необходимыми для поддержки системы стыковой сварки, требует дополнительных затрат.Требуется трехфазное управление, а также повышенная подача воды на выпрямленную вторичную обмотку трансформатора.

Исследования показали, что более узкая зона термического влияния (ЗТВ) может быть получена на трехфазном сварочном аппарате постоянного тока. Дополнительные испытания показали, что нет существенной разницы в качестве сварки встык трехфазным постоянным током по сравнению с однофазной сваркой оплавлением переменным током.

Как работает сварка оплавлением

Термин «сварка оплавлением» довольно информативен — во время процесса происходит «оплавление».В процессе сварки оплавлением тепло вырабатывается сопротивлением оплавлению на интерфейсных поверхностях, а не контактным сопротивлением, как в процессе стыковой сварки. В то время как стыковая сварка является одностадийной операцией, сварка оплавлением — это двухэтапный процесс.

Первый этап — это мигание. Ток, приложенный к заготовкам, вызывает искрение или искрение на границе раздела двух стыкуемых концов материала. Мигающее действие увеличивается до такой степени, что материал становится пластичным.Это мигание образует ЗТВ, очень похожую на стыковой сварной шов.

Рисунок 3: Перед сваркой оплавлением предусмотрены дополнительные стадии: обжиг или предварительная оплавление и предварительный нагрев.

После того, как участок стал пластичным и достиг нужной температуры, начинается второй этап операции — осадка или ковка. Затем два конца заготовок сводятся вместе с очень высокой силой, достаточной для того, чтобы вызвать опрокидывание материала.Это вытесняет пластиковый металл вместе с большинством загрязнений из стыка.

Гладкие чистые поверхности заготовок не так важны для этого процесса, как для стыковой сварки, потому что в результате оплавления неровности на сварных поверхностях сгорают (см. Рисунок 1 ). Это позволяет соединять самые разные материалы. Такие предметы, как широкие, тонкие листы материала; НКТ; поковки; а черные и цветные материалы успешно свариваются.

С однофазными источниками питания переменного тока (трансформаторами) можно сваривать устройства с большими площадями поперечного сечения с меньшими потребностями в токе из-за мгновенного действия.

Также можно применять оплавление, как показано на Рисунок 2 . Этот пример дверного косяка имеет неровные края, и два конца не идеально совпадают. Последующее шлифование и удаление излишков материала заусенцев и высадки с помощью окончательной полировки устраняет любые признаки стыка. Благодаря мгновенному действию исключается любая подготовка срезанной кромки экструдированной заготовки из листового металла.

В других приложениях можно отбить обрыв или шлак для удаления. Осадка под шлаком представляет собой твердый металл, похожий на стыковой сварной шов, и для его удаления требуется операция резки, обрезки или удаления заусенцев.

Недостатком этого процесса является сама вспышка. Оператор и окружающее пространство должны быть защищены, а дым и пары должны быть удалены. Образующиеся частицы шлака накапливаются вокруг поверхностей машины, поэтому требуется частая очистка.

Управление процессом сварки оплавлением

Ключом к процессу сварки оплавлением является перемещение двух деталей друг к другу во время операции оплавления.

Некоторые из самых ранних механизмов для управления расстоянием между двумя деталями для правильного мигания управлялись вручную.Оператор контролировал ток с помощью кнопки большого пальца или автоматического отключения.

Оператор стал очень опытным в управлении величиной давления двух деталей и, как следствие, мерцанием. Наблюдая за тепловым цветом области и вытеснением материала, оператор знал, когда применять более сильное давление для второй стадии (или участка осадки) оплавления.

Более поздние разработки включали приводную систему с регулируемой скоростью, связанную с редуктором и кулачком.Эта комбинация обеспечивала регулируемую скорость, сводя две детали вместе с ускорением к концу стадии оплавления. Это ускорение требуется из-за увеличения количества материала, вытесняемого при повышении температуры, что, в свою очередь, увеличивает сопротивление между двумя материалами.

Блокировка высадки, предусмотренная на кулачке, позволила вовремя запустить вторую стадию (высадку). Ток инициировался и впоследствии выключался концевыми выключателями, стратегически расположенными для работы вместе с кулачком, и его можно было включать или выключать для облегчения надлежащего нагрева.

Поскольку в промышленности разрабатывались сплавы и специальные материалы, они требовали совершенно другой скорости подъема кулачка и изменения высадки. Это привело к изменению или замене кулачка при переходе от одного поперечного сечения к другому или от одного сплава к другому. Например, алюминиевые сплавы требуют быстрой или высокоскоростной осадки из-за их более узкой HAZ. Это вызвало чрезвычайно быстрый подъем кулачка для приспособления к этим сплавам, и успех был в лучшем случае посредственным.

Затем использовался воздух над масляными цилиндрами, но он ограничивался меньшими поперечными сечениями деталей.

Другой способ управления перемещением двух деталей при оплавлении — это комбинация гидравлического / сервоклапана. Это обеспечивает контроль и высокое давление с быстрым ускорением. Используемые сегодня аппараты для оплавления с гидравлическим приводом могут создавать давление осадки более 200 тонн.

В большинстве аппаратов для оплавления используются источники однофазного переменного тока. Как и в случае сварки встык, также может использоваться трехфазный постоянный ток. Хотя это не устраняет мигание, это приводит к уменьшению первичного тока, меньшим потерям материала и более узкой HAZ.Однако капитальные затраты выше, а требования к процессу такие же, как и для стыковой сварки постоянным током, упомянутой ранее.

Изменения в сварке оплавлением

Органы управления. Универсальность сварки оплавлением увеличилась за счет добавления электронных и микропроцессорных средств управления, которые точно контролируют и контролируют процесс сварки оплавлением. Эти элементы управления включают:

1. Информация обратной связи для определения скорости и ускорения двух заготовок, когда они собираются вместе.

2. Текущий мониторинг.

3. Действие импульсного напряжения.

Предварительная вспышка и предварительный нагрев. Другие разработки включают дополнительные этапы перед сваркой оплавлением (см. Рисунок 3 ). К ним относятся прогорание или предварительное оплавление, которое позволяет скруглить неровные концы неподготовленных деталей перед вторым этапом предварительного нагрева. Часть предварительного нагрева оплавлением позволяет генерировать тепло на границе раздела сварного шва без заметных потерь материала.

Этот предварительный нагрев представляет собой колебание двух заготовок друг относительно друга. После того, как два конца заготовок сведены вместе, сопротивление в материале позволяет генерировать тепло, и два конца раздвигаются (до того, как они расплавятся), обеспечивая охлаждающий эффект на границе раздела материала.

Как только концы начинают остывать и затвердевать, процесс повторяется и продолжается быстрым движением до тех пор, пока тепло не будет генерироваться обратно в обе детали. С помощью этого процесса:

1.Большая площадь поперечного сечения может быть сварена с меньшим потреблением тока.

2. В высокопрочных сплавах можно выделять тепло без больших потерь материала за счет оплавления.

3. Температурный градиент остается более равномерным.

После достижения надлежащей зоны термического влияния на стадии предварительного нагрева на короткий период времени начинается стадия оплавления, за которой следует усилие осадки или ковки.

Во многих случаях при сварке сталей с очень высоким содержанием сплавов или углерода возможно растрескивание, если сварной шов охладить слишком быстро до комнатной температуры.Если предварительный нагрев недостаточен, растрескивание можно предотвратить с помощью заключительного процесса оплавления, называемого последующим нагревом. Цикл последующего нагрева может быть встроен в аппарат для оплавления и отрегулирован для достижения желаемой температуры.

Заключение

Как и в случае с другими процессами контактной сварки, технология быстро меняет применение как стыковой, так и оплавленной сварки. Постоянное развитие средств управления, источников питания переменного и постоянного тока, усовершенствованной гидравлики и сервоклапанов улучшило оба процесса.В то же время эта передовая технология расширила возможности выполнения приложений.

Из-за разнообразия продуктов и материалов, которые можно сваривать оплавлением или стыковой сваркой, каждое применение необходимо рассматривать отдельно. Производственные требования, коммунальные услуги, чистота и внешний вид самого сварного шва — все это играет важную роль при выборе этих двух процессов контактной сварки.

При правильном применении оба обеспечивают качественные сварные швы без использования газовой защиты или присадочных материалов.Эти процессы используются сегодня для таких приложений, как автомобильные, сельскохозяйственные и строительные колеса из различных сплавов, кольца турбин и реактивных двигателей, шасси самолетов, зубчатые колеса маховиков и многое другое из различных сплавов, включая никелевую основу, алюминий, вольфрам и медь.

Оплавление и стыковая сварка — каждая отдельная часть семейства контактной сварки. Недоразумения в первые годы развития дали им безосновательную репутацию черных художников. Сегодня технологические разработки позволили как стыковая сварка, так и сварка оплавлением стать высококонтролируемыми, точными и надежными процессами плавления металлов.

Ларри Э. Мосс — коммерческий директор / технический директор компании Automation International, Inc., Данвилл, Иллинойс, и член Ассоциации производителей контактной сварки (RWMA). Мы благодарны RWMA за помощь в разработке этой статьи.

1. Welding Research Bulletin, 26 (2), pp. 49-53.

Аппарат для стыковой сварки оплавлением | Цифровая платформа IMTS

Что такое аппарат для стыковой сварки оплавлением?

Аппарат для стыковой сварки оплавлением — это тип сварочного аппарата, который выполняет стыковую сварку оплавлением для соединения двух металлических деталей в один.Аппараты для стыковой сварки оплавлением — это сварочные аппараты для автоматизированного процесса сварки, которые используются в основном для сварки рельсов. Техника стыковой сварки оплавлением, применяемая в установках для стыковой сварки оплавлением, на самом деле представляет собой комбинацию двух методов сварки: оплавления и стыковой сварки.

Стыковая сварка или стыковая сварка — это метод сварки, при котором два куска металла соединяются в одной плоскости. Стыковая сварка — это процесс сварки, который не требует большой подготовки и лучше всего подходит для сварки тонких металлических листов за один проход.Из-за простоты подготовки стыковая сварка превалирует в автоматизированных сварочных процессах. Стыковая сварка — это разновидность контактной сварки.

Сварка оплавлением — это еще один распространенный тип контактной сварки. В процессе оплавления возникает оплавление. Сварка оплавлением — это двухэтапный процесс. Первый этап — это мигание, а второй этап — ковка. При сварке с помощью этого процесса поверхности раздела двух металлических деталей не обязательно должны быть гладкими и чистыми, поскольку в результате оплавления неровности на поверхностях сгорают.

Комбинируя эти два метода контактной сварки, аппараты для стыковой сварки оплавлением считаются наиболее эффективными и надежными сварочными аппаратами для соединения рельсов вместе, поскольку автоматизированный процесс сварки, выполняемый этим аппаратом, имеет самую низкую частоту отказов. Чтобы превратить короткие рельсы в более длинные участки, процесс сварки выполняется непосредственно на рельсах.

Основы сварки

Сварка — это процесс соединения двух металлических частей вместе с помощью тепла. Процесс соединения называется изготовлением.Принцип изготовления двух металлических деталей прост: расплавить сварочные поверхности двух металлических деталей и соприкасаться с ними, пока они не сформируются в одну и не остынут. Чтобы расплавить свариваемые поверхности, необходимо тепло. Тепло в процессе сварки может обеспечиваться электрически или газовой горелкой.

Помимо нагрева, сварочный процесс иногда включает в себя другие компоненты для выполнения задачи. Например, две металлические детали изготавливаются вместе путем плавления сварочных поверхностей и соединения их в некоторых сварочных процессах.Тем не менее, в некоторых других процессах сварки может потребоваться кусок сварочного материала в качестве агента между двумя металлическими частями, чтобы задача могла быть выполнена.

В процессе сварки, в котором используется установка для стыковой сварки оплавлением или метод сварки оплавлением, тепло подается электрически. В то время как сварка металла может использоваться при строительных работах, общем машинном ремонте, производстве или других промышленных применениях, машины для стыковой сварки оплавлением используются в основном для соединения рельсов. Существует несколько типов сварочных процессов, которые можно выполнять для определенных целей.

Контактная сварка

Как сварка оплавлением, так и стыковая сварка подразделяются на контактную сварку. Под контактной сваркой понимается изготовление двух металлических частей путем приложения не только тепла, но и давления в процессе. Тепло обеспечивается в основном за счет пропускания электрического тока в течение определенного периода времени через соединяемые сварочные поверхности. Одним из плюсов контактной сварки является то, что для соединения двух металлических деталей не требуется промежуточный материал.

В процессе контактной сварки тепло для сварки получается за счет сопротивления электрическому току между двумя свариваемыми поверхностями, отсюда и название. Чтобы получить достаточное количество тепла для расплавления металлических деталей, металл должен подвергаться воздействию тепла, а также давления в течение контролируемого времени.

Для пропускания электрического тока к сварочным поверхностям необходимы сварочные электроды. Электроды, выступающие в качестве ключевого компонента для высвобождения тока, обычно изготавливаются из сплавов на основе меди, поскольку они обладают превосходными проводящими свойствами.Поскольку промежуточный материал не используется в контактной сварке, процесс сварки является довольно экономичным. Аппарат для стыковой сварки оплавлением рельсов — это один из видов аппаратов для контактной сварки.

Сравнение стыковой сварки и оплавления

Стыковая сварка — одна из самых ранних форм контактной сварки. При стыковой сварке и сварке оплавлением для сварки металлических деталей применяется электрический ток и давление. Однако в этих двух типах контактной сварки величина давления и тока определяется по-разному.Стыковая сварка — это одноступенчатая операция, при которой сначала оказывается давление, чтобы соединить два куска металла, а затем подавать ток для нагрева контактной области для склеивания двух поверхностей вместе. Во время этого процесса электрический ток и давление для изготовления металлов вместе не изменяются, и при стыковой сварке требуются чистые сварочные поверхности.

С другой стороны, сварка оплавлением представляет собой двухэтапную операцию, которая включает оплавление и ковку.В процессе мигания искрение или искрение возникает из-за тока, проходящего через границу раздела двух металлических частей. Нагрев увеличивается, пока две части не станут пластичными. Как только область становится пластичной и достигается нужная температура, начинается ковка. На втором этапе создается сила, чтобы соединить две части вместе. Чистые поверхности не требуются, поскольку загрязнения или неровности на сварных поверхностях выгорают во время оплавления. По мере развития технологии сварки эти два типа контактной сварки сегодня все чаще применяются в промышленности.

Нужна помощь в поиске следующего аппарата для стыковой сварки оплавлением?

Выставка IMTS объединяет производителей со всего мира. Отправьте нам сообщение с вашими требованиями, и наши эксперты IMTS с радостью ответят на ваши вопросы.

Alstom ускоряет работу трамвайных путей благодаря стыковой сварке оплавлением

стыковая сварка оплавлением трамвайных путей.jpg

В проекте CLEO * впервые при строительстве трамвайной линии использовалась электросварка на желобчатых рельсах.Таким образом, Alstom, используемый в сочетании с технологией автоматизированной установки пути Appitrack, предлагает своим клиентам новое практичное решение для ускорения работ по прокладке пути и сведения к минимуму нарушения городской жизни.

Alstom владеет новым аппаратом для так называемой «стыковой сварки оплавлением», специально разработанным для рифленых рельсов ⁽¹⁾ . Он был использован для устройства пути новой трамвайной линии «Восток-Запад» в городе Орлеан. Мобильная сварочная головка, специально разработанная для соответствия профилю этого сложного асимметричного типа рельса, реализована с помощью рельсово-дорожной машины, разработанной Alstom.

Применимый к 80% случаев установки трамвайных рельсов, этот новый аппарат, разработанный Alstom и одобренный французскими властями, позволяет в конечном итоге производить более семи сварных швов на одного рабочего и в день по сравнению с 2,5 для обычного процесса термитной сварки.

Операции по сварке рельсов представляют собой сложный этап инфраструктурных проектов, поскольку они часто требуют много времени и зависят от труднодоступной высококвалифицированной рабочей силы.

Так называемая стыковая сварка оплавлением, ранее использовавшаяся только для рельсов Vignoles ⁽²⁾ , заключается в создании электрической дуги между концами рельсов, так что они свариваются без добавления какого-либо внешнего материала.

(1): Рельсы с канавками используются для строительства пути, встроенного в проезжую часть, что характерно для определенных участков городских трамвайных линий. Его профиль асимметричный и сложный.

(2): Рельс Vignoles используется для обычных незакрепленных путей. Его профиль симметричный.

* CLEO: «Construire la ligne Est-Ouest» (Построить линию Восток-Запад) Эта новая линия в Орлеане будет обслуживать 59 000 жителей через 25 станций. В общей сложности 21 поезд Citadis будет курсировать более 11.8 км пути, пересекающего пять муниципальных районов. Проект строительства линии CLEO — это первый железнодорожный проект, сочетающий технологию Appitrack и стыковую сварку оплавлением.

Alstom имеет опыт строительства всех форм железнодорожной инфраструктуры

Стыковая сварка оплавлением нефте- и газопроводов большого диаметра (Журнальная статья)

Тернер Д. Л. Стыковая сварка оплавлением нефте- и газопроводов большого диаметра .США: Н. П., 1986. Интернет. DOI: 10,1115 / 1,3231288.

Тернер Д. Л. Стыковая сварка оплавлением нефте- и газопроводов большого диаметра . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1115/1.3231288

Тернер, Д. Л. Пн. «Стыковая сварка оплавлением нефте- и газопроводов большого диаметра».Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1115/1.3231288.

@article {osti_6

9,
title = {Стыковая сварка оплавлением нефте- и газопроводов большого диаметра},
author = {Turner, D L},
abstractNote = {Интерес к разработке высокопроизводительного метода автоматического соединения для качественных морских трубопроводов привел к полномасштабной оценке процесса стыковой сварки оплавлением.За последние пять лет два отдельных аппарата для стыковой сварки оплавлением были использованы для выполнения более 1100 сварных швов с наружным диаметром 914 мм (36 дюймов). труба для испытаний и оценки. Повышенная скорость и качество, присущие полностью автоматическому процессу сварки, были двумя основными стимулами для развития проекта. Подсчитано, что стыковой оплавлением можно производить до 377 стыков в день с наружным диаметром 914 мм (36 дюймов). x труба с толщиной стенки 25 мм - вдвое больше, чем можно изготовить с помощью традиционной ручной (дуговая сварка в защитном металлическом корпусе).В этой статье описывается процесс стыковой сварки оплавлением и в ближайшем будущем планируется установить производственное оборудование на борту полупогружной баржи-укладчика.},
doi = {10.1115 / 1.3231288},
url = {https://www.osti.gov/biblio/6

9}, journal = {Дж. Энергетический ресурс. Technol .; (США)},
number =,
объем = 108: 4,
place = {United States},
год = {1986},
месяц = ​​{12}
}

приложений и их преимущества «

Стыковая сварка оплавлением — это вид техники сварки, при которой небольшие компоненты и мелкие детали свариваются высоким сопротивлением напряжению с использованием некоторых областей самих компонентов для их объединения.Это достигается путем позиционирования деталей от начала до конца и объединения их с помощью высокой плотности тока. Стыковая сварка оплавлением может выполняться на различных компонентах разной формы и размеров, чтобы объединить их, например, части велосипедов, то есть обода. колес, деталей железнодорожных путей и др.

Вспышка прикладом сварка осуществляется за счет небольшого контакта между компонентами и оплавлением. ток высокого напряжения, чтобы расплавить определенные области компонентов. Это позволяет компонентам плавиться и соединяться друг с другом, что становится навсегда объединенным после того, как они затвердевают.

Применение стыковой сварки оплавлением

Стыковая сварка оплавлением обычно выполняется вручную на полуавтоматических или автоматических сварочных аппаратах. Рельсы l для стыковой сварки оплавлением наиболее широко применяются в железнодорожной отрасли с целью создания непрерывных сварных рельсов (CWR), которые позволяют сделать железнодорожные пути более гладкими и предотвращают любые виды зазоров между секциями. Это позволяет высокоскоростным рельсам двигаться по линиям, а также снижает частоту технического обслуживания железнодорожных линий.

Мобильная стыковая сварка оплавлением

Сварка железнодорожных путей обычно выполняется с помощью мобильной стыковой сварки оплавлением . Мобильная оплавление, но сварка выполняется с использованием сварочной установки, которая находится в четырехколесном транспортном средстве, которое может быть либо для железных дорог с металлическими колесами, либо для дорог с прорезиненными шинами, мобильная стыковая сварка оплавлением удобна, поскольку в комплект входит все необходимое сварочное оборудование в автомобиле.

Преимущества стыковой сварки оплавлением

Вспышка прикладом Сварка — самый современный и удобный способ сварки.Некоторые из Преимущества стыковой сварки оплавлением:

• Сварку можно выполнять на целом ряде участков или на определенном небольшом участке, что позволяет соединять компоненты различных областей и компоненты различных форм и размеров. Хотя компоненты, которые необходимо соединить бюсту, должны быть точно подобранными.
• Стыковая сварка оплавлением — это высокотехнологичная сварка, при которой используются токи очень высокого напряжения, позволяющие сваривать самые разные металлы, такие как стали, различные алюминиевые сплавы, нержавеющую сталь, никелевые сплавы, сплавы железа, а также титан.
• Оплавление стыковой оплавлением позволяет уменьшить количество загрязняющих веществ, так как при выполнении кузнечной сварки все загрязнения, которые могут сделать затвердевшие компоненты пористыми, и растрескивание могут возникнуть во время нанесения, если их не устранить. Эти загрязнения образуют поверхность раздела во время процесса стыкового формования рельса и могут быть вытеснены позже.
• Стыковая сварка оплавлением — это автоматический или полуавтоматический процесс, который позволяет контролировать параметры сварки, а также качество сварки, что позволяет улучшить сварочные работы.

Вспышка прикладом сварка — один из лучших и самых современных методов сварки, он требует меньшие усилия и сварочное оборудование, а также сокращение затрат и очень точный и оптимальный процесс.

стыковых сварных швов оплавлением на сталеплавильных заводах

TEMATE SI-CJ — это автоматизированная система для объемного контроля стыковых сварных швов оплавлением на сталеплавильных заводах. Аппараты для стыковой сварки оплавлением устанавливаются в начале линии травления, чтобы сварить конец одного рулона с началом следующего. TEMATE SI-CJ — единственная система для автоматизированного объемного контроля стыковой сварки оплавлением на сталеплавильных заводах, которая может быть адаптирована для любого сварщика.

‍

‍

Характеристики

• Бесконтактная технология EMAT для контроля сварных швов оплавлением в реальном времени.
• Встроенный и полностью автоматизированный.
• Обнаруживает внутренние пустоты, перехлесты, перекосы и низкое качество обрезки.
• Проверяет все виды стали, включая TRIP, двухфазные и все марки HSS.
• Самокалиброванный датчик. Нет необходимости в обучении или регулярных калибровках.
• Проверяет во время обрезки без дополнительного времени цикла (Taylor Winfield & Miebach).
• Дополнительная система контроля сварных швов (от Innerspec и IBA).
• Проверенная система с более чем 25 установками по всему миру, одобренная основными производителями сварочных аппаратов.
• Средняя окупаемость менее шести месяцев за счет сокращения времени цикла проверки, сокращения / устранения перерывов и увеличения скорости производства.

Общие технические условия

Проверенные материалы

• Плоский прокат из углеродистой стали всех марок.
• 0.Толщина от 060 дюймов (1,5 мм) до 0,260 дюйма (6 мм).

Обнаружение дефектов

• Номинальное обнаружение надрезов: глубина 10%.
• Несовпадение пластин (перехлесты).
• Несоосность полосы.
• Верхняя / нижняя отделка.
• Отсутствие плавления.
• Контроль всей ширины листа (без ограничений по ширине)

Техника контроля

• Объемные волноводные волноводы для контроля сварного шва (т. Е. Верхней и нижней поверхности и внутреннего).
• Конфигурация фиксации питча с нормализацией сигнала.
• Максимальная частота дискретизации 2000 импульсов в секунду.

Размеры

• Датчик: 4,25 дюйма (108 мм) Ш x 5,50 дюйма (140 мм) Д x 25,69 дюйма (653 мм) В в полностью выдвинутом состоянии. • Вес 34 фунта (15 кг).
• Шкаф для сбора данных: корпус имеет размеры 24 дюйма (610 мм) Ш x 32,3 дюйма (820 мм) Д x 69 дюймов (1750 мм) В, вес 500 фунтов (225 кг).