Способ контактной сварки

 

СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, при котором формируют импульс сварочного тока и осуществляют им ../ грев, сварку и отжиг свариваемых деталей путем последовательного разряда г батарей конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора , отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем улучшения стабильности процесса, величину сварочного тока в импулосе формируют по линейно-возрастающему закону путем последовательного уменьшения индуктивности L разрядной цепи на величину L/r и увеличения емкости с каждой последовательно разряжаемой батареи конденсаторов на величину Сп , при этом продолжительность времени разряда конденсаторов (Л сохраняют постоянной.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"в, J

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3697069/25-27 (22) 03. 02. 84 (46) 23. 12.85. Бюл. У 47 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (72) В.А.Завадский и В.А.Васильченко (53) 621.791.763.3(088.8) (56) Патон Б.Е., Лебедев В.К.

Электрооборудование для контактной сварки. М.: Машиностроение, 1969, с. 289-290.

Авторское свидетельство СССР

В 764894, кл. В 23 К 11/24, 1975. (54)(57) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, при Котором формируют импульс сварочного тока и осуществляют им наÄÄSUÄÄ 1199532 А (50 4 В 23 К 11/24 грев, сварку и отжиг свариваемых деталей путем последовательного разряда ь батарей конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем улучшения стабильности процесса, величину сварочного тока в импул се формируют по линейно-возрастающему закону путем последовательного уменьшения индуктивности L разрядной цепи на величину L /n и увеличения емкости с каждой последовательно разряжаемой батареи конденсаторов на величину с n, при этом продолжительность времени разряда конденсаторов сохраняют постоянной. 1

Изобретение относится к области контактной электросварки и може„т быть использовано для сварки малых толщин, Целью изобретения является повышение качества сварки.

Поставленная цель достигается путем стабилизации процесса сварки.

Сущность изобретения заключается в том, что импульсы,сварочного тока увеличивают по линейному закону путем уменьшения индуктивности на величину L/n и увецйчения емкости батарей конденсаторов:.на величину

С и каждой последующей разрядной цепи и при этом время разряда tp каждой батареи конденсаторов сохраняют одинаковым и равным се „„ /и, где Il=(4-16), а время t ce „,„„ определяют из отношения В/А „„, где  — теплосодержание выделенного между электродами центрального столбика металла свариваемых деталей для сварки, Вт/с, а А„„„ — допустимая теплоотдача за время сварки в окружающий столбик металл и электроды, Вт, при условии, когда температура пропорциональна действующим значениям сварочного тока, а время

tcs =tcs,åèí+ в з

=(0-10 t s „„) - время паузы тока между двумя разрядами. Получаемая при этом линейно возрастающая форма тока позволяет практически решить задачи регистрации и контроля величины сварочного тока, а также переноса ранее разработанных режимов сварки на другие подобного типа ма шины. Регулирование линейно возрастающей программы изменения сварочного тока по двум указанным параметрам предусматривает упрощенную методику разработки сварочных режимов, идентификацию условий нагрева и охла дения на подобных машинах.

Контроль и регистрацию режима сварки удобно проводить по значениям напряжения зарядки конденсаторов батарей. При этом учитывается, что напряжение зарядки устанавливается одной ручкой и одинаковое для всех батарей конденсаторов, а контроль величины напряжения осуществляется стандартными измерительными приборами.

Идентификация условий нагрева и охлаждения при линейно возрастающем сварочном токе объясняется иэ уравнения нагрева. В первом прибли1199532 2

- жении нагреваемый при сварке объем металла можно рассматривать как линейное инерционное звено первого порядка, описываемое уравнением

dT

5  — +АТ=Р

dt где Т вЂ” средняя температура выделенного центрального столбика металла между электродами;

P — - мощность, Вт;

 — теплосодержание центрального столбика металла, Вт/с;

А - теплоотдача за время нагрева на разогрев металла вне центрального столбика и электроды, Вт.

Из уравнения вытекает, что мощность, затраченная на нагрев, тратится на разогрев центрального столбика металла и на теплоотдачу. В зависимости от соотношения первого и второго члена уравнения зависит скорость нагрева. Так, когда теплоотдача небольшая, то вторым членом уравнения можно пренебречь. Для этого случая температура при нагреве пропорциональна интегральным значениям сварочного тока и будет

T=) В dt °

ЗО

° Если теплоотдача велика,.то температура при нагреве пропорциональна амплитудным значечиям сварочного тока

Р,2

А А

При сварке эа счет теплоотдачи тепла в электроды и в окружающий стол«бик жидкий металл сварной точки удерживается от растекания. Чем больше теплоотдача при прочих равных условиях, тем меньше размеры литого ядра. Поэтому время сварки можно определить из соотношения полезж- ного тепла, затраченного на разогрев центрального столбика металла

4> и теплоотдачи.

По данному способу сварки повышение теплоотдачи проводится за счет паузы тока между разрядами батарей конденсаторов. При этом время паузы тока может быть значительно больше времени разряда батарей конденсаторов. 3То дает воэможность воспроизводить режимы сварки, когда нагрев пропорционален амплитудным

H значениям сварочного тока.

Для воспроизведения режимов сварки, когда температура пропорцио нальна интегральным значениям сва1199532

40 рочного тока, пауза тока должна быть" минимальной или равной нулю. Для

1 этого случая размеры литого ядра зависят в основном от величины мощности, затраченной на разогрев столбика металла. И будет справедливо соотношение

 — NAT дТ где N — коэффициент, указывающий !О во сколько раз мощность на теплоотдачу меньше мощности, затраченной на повышение температуры центрального столбика металла. 15

Решая это уравнение относительно t, получим

В

ЯА

Таким образом, предлагаемый способ сварки позволяет путем регулирования паузы тока и нерегулируемым времени tp охватить все режимы сварки.

Использование линейно возрастающего сварочного тока позволяет сни- 25 зить вероятность появления выплесков из"за переходных процессов. При сварке непрерывно изменяется контактное сопротивление. Вследствие этого .. в сварочной цепи возникают переход- 30 ные процессы. Использование батарей конденсаторов снижает энергию, участвующую в переходном процессе в и раз. При этом плавное нарастание тока идентифицирует процесс

35 .. формирования контактной поверхности свариваемых деталей и позволяет проводить сварку без резких изменений контактного сопротивления. Из-за этого повышается износостойкость электродов.

Линейно возрастающий импульс тока, который образуется в результате по-... следовательных равной длительности разрядов батарей конденсаторов на 45 первичную обмотку сварочного трансформатора путем уменьшения инду- тивности на величину L/n, и увеличения емкости на величину С и может быть получен в электрической цепи состоящей из L и С. В цепи L и С справедливо

Р 1" - «\ - и t =2it ca ь/л=2и.Я1.

I Cn n)C Р В реальных .цепях, состоящих иэ R 55

L и С, эти. условия выполняются неточно. Приемлемое решение поставленного вопроса достигается с высокой точностью в цепи R, С и L, когда разряд конденсатора близок к предельному апериодическому. Линейное нарастание амплитуд токов разряда выполняетсф довольно точно при условии, когда корни характеристического уравнения вещественны и равны. В этом случае ток разряда определяется выражением

Uc(0)

i=- - — — е t.

L n

По длительности разряда условие не выполняется. Коммутация батарей конденсаторов происходит при небольших токах разряда предыдущей батареи конденсаторов. Возникает ток намагничивания. Для предотвращения возникновения тока намагничивания пользуются близким к апериоднческому колебательному раз яду, когда ток разряда прерывается. Этот режим легко фиксируется наличием небольшого отрицательного потенциала после разряда любой из и батарей конденсаторов.

Возникающая при этом погрешность воспроизведения линейно возрастающего тока может быть учтена при изготовлении источников тока.

Для реализации линейно возрастающей программы разработан источник сварочного тока, позволяющий производить сварку 14 импульсами. Регулировка режима сварки производится напряжением зарядки батарей конденсаторов.

Сварка по этому способу производилась при двустороннем подводе тока, так и при одностороннем подводе тока.

Примерные режимы сварки:

Сварка с двухсторонним подводом тока пластин никеля = 0,3-0,3 мм и, 675 В

f = 800 Гц

Р = 4,5 кГ

n=- 14 импульсов.

Сварка расщепленным электродом.

Медь d"-"-0,05 мм, покрытая никелем

d=0,005 мм + вывод ковара с "=0,14 мм

U3ìр

f = 400 Гц

n = 10 импульсов

Р=1,7кГ.

Снижение усилия сжатия электродов позволяет повысить стойкость электродов, уменьшается наклап и эрозия электродов. Снижение усилия сжатия в (3-5) pas позволяет повысить стойкость электродов приблизительно в два раза.