Расчет технологических параметров электроконтактной точечной сварки

Режим точечной сварки назначается в зависимости от типа и толщины свариваемого материала и включает в себя диаметр контактной поверхности электродов d_э, силу сварочного тока I_св, напряжение сварки U_св, усилие сжатия Р_сж, продолжительность этапов сжатия t_сж, сварки t_св и проковки t_пр.

Точечную сварку малоуглеродистой стали осуществляют на «мягких» и «жестких» режимах. В массовом производстве точечная сварка чаще всего производится на «жестких» режимах, которые характеризуются большой скоростью и маленькой продолжительностью нагрева и, следовательно, более высокой производительностью.

Размеры и структура металла сварной точки, определяющие прочность сварного соединения, зависят от размеров и формы контактной поверхности электродов, усилия их сжатия. При сварке низкоуглеродистых сталей используются электроды с плоской рабочей поверхностью, а высокоуглеродистые и легированные стали, медные и алюминиевые сплавы сваривают электродами со сферической поверхностью.

Диаметр контактной поверхности электрода принимается в зависимости от толщины свариваемых листов и качества материалов. В среднем для стали он принимается равным:

, мм,

где – d_Э диаметр контактной части электрода, мм;

S – толщина свариваемых деталей, мм.

Величину сварочного тока можно определить по зависимости:

I_св= а F_э, А,

где а – плотность тока, А/мм²;

F_э – площадь контактной поверхности электрода, мм².

Плотность тока при сварке малоуглеродистой стали на «мягком» режиме принимается в пределах 100…140 А/мм², а на «жестком» режиме - 200…400 А/мм².

Длительность включения (от сотых долей секунды до нескольких секунд) сварочного трансформатора зависит от толщины металла, его химического состава, усилия сжатия и определяется по зависимости:

t_св= (0,1…0,25)S, с.

Продолжительность сжатия деталей до включения сварочного тока возрастает с увеличением толщины металла и находится в пределах t_сж =0,3…0,8 с.

Длительность сжатия свариваемых деталей после выключения тока (проковка) оказывает влияние на качество сварной точки и лежит в интервале t_пр =0,1…1,2 с.

Детали должны оставаться сжатыми до завершения процесса застывания металла в ядре точки. Меньшие значения времени берутся для металла малой толщины.

Усилие сжатия Р деталей между электродами возрастает с увеличением толщины свариваемых деталей и для точечных машин находится по формуле:

Р =(110…120) S.

Режимы точечной сварки низколегированных и углеродистых сталей отличаются от режимов сварки малоуглеродистых сталей в основном повышением усилия сжатия электродов на 15…30 %.

Настройка машины на выбранный режим сварки заключается в установке ступени силы тока трансформатора, усилия сжатия деталей, длительности протекания сварочного тока, а также времени сжатия деталей между электродами до включения и после выключения сварочного тока. Кроме того, производится замена или доводка электродов до заданного размера контактной поверхности.

Ступень трансформатора устанавливают путем перестановки ножей в переключателе ступеней в соответствии с данными табл.13. Усилие сжатия деталей Р между электродами регулируется с помощью редуктора и манометра путем изменения давления воздуха Рв. С учетом диаметра цилиндра пневмоцилиндра получаем расчетную формулу обоснования давления воздуха:

Рв=0,025Р, кгс/см².

Длительность протекания сварочного тока и остальные этапы сварки (сжатие, проковка, пауза) устанавливают (табл.16) с помощью рукоятки потенциометров, выведенных на панель регулятора времени РВЭ – 7.

Если точечная сварка листов толщиной свыше 6 мм уже затруднена, то сварка стержней «вкрест» легко осуществима при диаметрах 30 мм и выше. При толщине листа, равной диаметру стержня (12мм), усилие на электродах и время сварки для листов приблизительно в 10 раз больше, чем для прутков (табл. 16), а ток увеличивается более чем в 2 раза.

Таблица 16.

Основные параметры режима сварки стержней класса А-I