Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

АНАЛИЗ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТА ШУНТИРОВАНИЯ СВАРОЧНОГО ТОКА ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ

Авторы:
Город:
Калуга
ВУЗ:
Дата:
14 июня 2019г.

Увеличение объема использования алюминия и его сплавов в различных отраслях промышленности приводит к возрастанию потребности в технологиях, обеспечивающих качественные сварные соединения изделий из данных материалов.

Алюминий и его сплавы обладают свойствами, выгодно отличающими их от других металлов. Это легкие материалы с плотностью 2,5-2,8 г/см3, примерно в три раза меньшей, чем у железа, меди или цинка. Но при этом они обладают высокой прочностью, электропроводностью и коррозионно-стойкостью [1].

Одним из распространенных способов получения неразъемных соединений алюминиевых деталей является точечная контактная сварка. Она обеспечивает высокую производительность, стабильное качество сварных соединений, низкую себестоимость, отвечает современным санитарно-гигиеническим требованиям.

Однако при этом способе возникают затруднения, обусловленные химическими, теплофизическими и механическими свойствами алюминия, а именно: химической активностью, высокой тепло- и электропроводностью, низкой прочностью и сопротивляемостью деформации при температурах 400-600°C, высоким коэффициентом теплового объемного расширения [4].

В данной работе рассматриваются пути решения проблемы повышения качества сварных соединений на примере гребенки, выполненного из сплава АМц. Гребенка (рис. 1) представляет собой конструкцию, состоящую из пластины толщиной 0,8 мм к которой приваривают 4 скобы из того же сплава.



Такая конструкция в сочетании с высокими требованиями к качеству соединений в значительной степени усложняет технологию процесса контактной точечной сварки.

Наиболее значимыми факторами затрудняющими процесс контактной точечной сварки являются высокие теплофизические свойства алюминия. Это низкое удельное сопротивление, близкое по значению к сопротивлению электродов (ρБрСр=1,85 мкОм*см, ρАМц=5,15 мкОм*см) и высокая теплопроводность (λБрСр=382 Вт/(м*°C), λАМц=117 Вт/(м*°C)). Высокие теплофизические свойства приводят к значительному охлаждению нагреваемого сварочным током металла. Низкое электрическое сопротивление приводит к низкому тепловыделению. Эти факторы приводят к затруднениям при сварке, а именно получение литого ядра требуемых размеров.

Высокие теплофизические свойства алюминия затрудняют тепловыделение в зоне соединения при точечной контактной сварке [3]. При достижении температуры плавления и формировании литого ядра в контакте деталь-деталь температура в контакте между электродом из БрСр и наружной поверхностью деталей из АМц достигает значений 420-480°C.

Однако представленные конструкции сварных узлов и деталей имеют еще один значимый для формирования сварного соединения фактор – это шунтирование тока через ранее сваренные точки, который снижает тепловыделение за счет того, что часть тока протекает не через сварное соединение, а шунтируется через параллельные ветви, через ранее сваренные точки, что приводит к уменьшению нагрева в контакте деталь-деталь при той же температуре в контакте электрод-деталь.

По схеме (рис. 2) в момент изменения сварочного тока от 0 до максимального значения ток шунтирования будет протекать по контуру, помещенном в магнитопроводе, и наводить в нем магнитный поток. При появлении магнитного потока резко увеличится индуктивное сопротивление контура шунтирования, что приведет к значительному снижению тока шунтирования. При этом большая часть сварочного тока потечет через наше сварное соединение.

В этом случае токи шунтирования можно свести до ничтожно малого значения, посредством разъемных дросселей. Если разъемный железный сердечник надет на скобы, то он становится одновитковым дросселем, через который идет ток Iш (рис. 2). Коэффициент самоиндукции такого дросселя определяется по формуле:



Описанное технологическое решение и прием были применены при конструировании лабораторной установки и приспособления (с магнитопроводом) для сборки и сварки гребенки. 
Величину тока в сварочном контуре I2 и тока шунтирования Iшунт  (рис. 2) измеряли с помощью индуктивного   датчика (пояса Роговского) и цифрового   осциллографа по   амплитудным   значениям соответствующих импульсов соответствующих электрических цепей (I2 и Iшунт рис. 2). Анализ измеренных величин тока шунтирования без магнитопровода и с магнитопроводом (рис. 2) показал, что конструирование сборочно-сварочного приспособления с учетом размещения магнитопровода позволяет уменьшить ток шунтирования со значения равного 16 ¸18 кА до величины порядка 2 ¸ 3 кА . Что в свою очередь обеспечило уменьшение тока вторичного контура и тока сварки на соответствующую величину.

Посредством применения в конструкции приспособления из электротехнической стали (магнитопровода) охватывающего скобы с током шунтирования позволило снизить тепловыделение в контактах электрод-деталь за счет уменьшения тока шунтирования и снижения при этом общей величины тока в контактах электрод-деталь.

 

Список литературы

1.        Банов М.Д. Технология и оборудование контактной сварки, М.: «Академия»,2009. – 224с.

2.        Кочергин К.А. Сварка давлением, Л.: Машиностроение, 1972. – 155с.

3.        Максимов Н.Н., Сергеев В.Ю. Совершенствование технологического процесса контактной сварки деталей из алюминиевых сплавов, «Научно-практический электронный журнал Аллея Науки» №10 2017.

4.        Максимов Н.Н., Белобородов А.С., Осипова М.В., Кишкин А.Е. Опыт применения контактных машин переменного тока для сварки алюминиевых сплавов, НТК. – Калуга: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. -38с.