Что называют шунтированием тока при контактной сварке ответ

Эффект шунтирования тока при контактной точечной и стыковой сварке

Контактная точечная сварка имеет свои особенности, зная которые можно добиться качественного и прочного сварного соединения. Одной из таких особенностей является возникновение эффекта шунтирования тока, об этом и пойдет речь.

Для начала обозначим, что при контактной точечной и стыковой сварке вторичный ток (I2) делится на ток шунтирования (Iш) и сварочный ток (Iсв). При этом для точечной сварки справедливо равенство вторичного тока как при сварке одной точки, так и при сварке нескольких точек (эффект шунтирования).

Зачастую, для установки оптимального сварочного режима на аппарате точечной сварки для контактной сварки листов больших размеров проводят испытания на небольших образцах. При этом учитывается лишь толщина листов, но не принимается во внимание их размер. Фактически же крупноразмерные детали обладают значительно большим индуктивным и активным сопротивлением, чем подобные образцы. Поэтому подобранный в соответствии с проведенными испытаниями на деталях малых размеров сварочный режим может оказаться совершенно неэффективным при сварке больших конструкций.

Отметим также, что индуктивное сопротивление далеко не всегда оказывает на сварочный процесс негативное воздействие. Так, например, внутри кольца из стали магнитная проницаемость выше, чем за его пределами, в то время как, алюминиевые кольца (немагнитные) обладают малой магнитной проницаемостью. Таким образом, шунтирующий ток при контактной сварке цветных металлов больше, чем при сварке металлов, обладающих магнитными свойствами.

Источник

ВЛИЯНИЕ ШУНТИРОВАНИЯ ТОКА НА РАЗМЕРЫ И ПРОЧНОСТЬ СВАРНОЙ ТОЧКИ

Явление шунтирования тока при контактной сварке оказывает очень большое влияние на результаты точечной сварки любых металлов и нередко является причиной ее неудовлетворительного качества. Шунтирование при точеч­ной сварке сопровождается не только ответвлением части электрического тока через ранее сваренные точки или через случайные контакты между деталями, но и передачей части приложенного к электродам усилия и точках касания свариваемых деталей, лежащих вне зоны сварки. В результате этого усилие, действующее в месте сварки в контакте между деталями, оказывается меньше усилия, приложенного к электродам. В связи с тем, что при шунтировании и ток и усилие в месте с парки уменьшаются, причем степень этого уменьшения непостоянна, создаются условия, существенно понижающие стабильность качества (прочности) сварных точек.

Степень шунтирования тока уменьшается с увеличением расстояния между центрами смежных точек (шага точек). Эго иллюстрируется графиком зависимости отношения тока в шунте к полному току (в процентах) от шага точек (К. А. Кочергин) для сварки пластин из малоуглеродистой стали толщиной 2 и 4 мм (фиг. 87). Как видно из графика, при наиболее часто применяемом шаге точек (30—50 мм) ток шунтирования достигает 40-25% от полного тока. Степень шунтирования тока увеличивается с увеличением толщины свари­ваемых деталей.

Отношение S’’/S’ характеризует влияние шунтирования на прочность точки, а отношение S’’_min/S’’ — его влияние на стабильность прочностных свойств точек.

Как видно из фиг. 88, при шаге с = 3d и толщине деталей 2—8 мм средняя прочность второй точки составляет 80—90% прочности первой (сваренной при отсутствии шунтирования). Рассеивание результатов испытаний, умеренное при толщине деталей до 4 мм, быстро растет с увеличением их толщины.

Влияние шунтирования на прочность точки резко возрастает с увеличением числа одновременно свариваемых деталей. Например, при сварке двух деталей из малоуглеродистой стали толщиной 2 мм рассеивание результатов испытания образцов, сваренных внахлестку, близко к 15%, в то время как при одновременной сварке трех деталей той же толщины рассеивание результатов достигает 30%, В связи с этим шаг точек при одновременной сварке трех деталей должен быть больше, нем при сварке только двух деталей той же толщины.

Снижение прочности точки в результате шунтирования может быть особенно велико при расположении свариваемой точки в близком со­седстве более чем с одной уже сваренной точкой. Например, при сварке точками пересечений прутков диаметром 6,5 мм и последовательности, по­казанной цифрами на фиг. 89, а, разрушающая нагрузка последней, 36-й точки, окруженной при сварке четырьмя близко расположенными точками, составляла всего 30% прочности первой точки. При изменении последо­вательности сварки в со­ответствии с фиг. 89 б наибольшее понижение прочности в результате шунтирования не превышало 10%, Это, в частности, указывает на важность продуманного порядка в постановке отдельных точек, образу­ющих соединение.

Усилие, передаваемое в контакте между деталями непосредственно в свариваемой точке,

где Р — усилие, приложенное к электродам, и Р_д — усилие, затрачи­ваемое на деформирование деталей, необходимое для получения плот­ного контакта между ними в зоне свариваемой точки. В предельном случае (при некачественной заготовке или сборке деталей и значитель­ной их жесткости) зазор между деталями в месте сварки может ока­заться настолько большим, что необходимое для деформирования деталей усилие Р_д будет равно или больше приложенного к электродам усилия Р — контакта между деталями в месте их сварки не будет, весь ток потечет через шунт (сварка в этом случае совершенно невоз­можна).

Источник

Способы и режимы контактной сварки

13 Декабря 2021 17:02
Стыковка профильных и круглых труб без использования сварки

11 Декабря 2021 17:36
Система охлаждения с магнитным креплением своими руками

Источник

АНАЛИЗ МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТА ШУНТИРОВАНИЯ СВАРОЧНОГО ТОКА ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ

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:

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.

Источник

Шунтирование тока при стыковой и точечной сварке

В пространстве вокруг свариваемых концов и внешней части кольца во время сварки существует магнитный поток. Под пространством вокруг провода понимается не только воздух вокруг проводника, но и сам проводник, так как магнитный поток пронизывает не только воздух, но и металл самого проводника. В зависимости от магнитности или немагнитности металла проводника количество магнитных линий внутри него оказывается различным.
Для немагнитных металлов внутри и вне проводника через 1 см2 будет проходить одинаковое количество магнитных линий. О немагнитный металлах принято говорить, что их магнитная проницаемость равна единице, т. е. равна магнитной проницаемости воздуха.
Совершенно другая картина наблюдается в том случае, если имеется стальной проводник. Здесь внутри проводника может быть значительный поток, и количество магнитных линий, проходящих через 1 см2 стали, будет значительно больше, чем в воздухе.
Если для воздуха и немагнитных металлов магнитная проницаемость равна единице, то для стали она во многих случаях может измеряться несколькими десятками и сотнями единиц. Вот почему при точечной сварке стальных листов даже небольшой толщины в них замыкается значительный магнитный поток.
В этом случае стальной лист становится железным сердечником, т. е. дросселем особой конструкция, обладающим, как и всякий дроссель, индуктивным сопротивлением.
Индуктивное сопротивление во вторичном контуре, создаваемое за счет переменного магнитного поля в свариваемых стальных листах, будет тем больше, чем больше размеры этих листов. При больших размерах свариваемых листов во вторичном контуре может создаваться такое индуктивное сопротивление, что сварочный ток заметно уменьшится. Не учитывать это явление нельзя, так как в некоторых случаях оно может приводить к серьезным производственным неудачам.
Чтобы установить наилучший сварочный режим для крупногабаритных конструкций, очень часто опытную проверку этих режимов производят на маленьких образцах. Подобрав на таких образцах вполне подходящий сварочный ток и, следовательно, ступень включения трансформатора, в дальнейшем на этой же ступени ведут сварку и крупногабаритных конструкций. При этом упускают из виду, что крупногабаритные конструкции обладают иногда таким значительным индуктивным сопротивлением, которого совершенно не имеют опытные образцы малых размеров.
По сравнению с малогабаритными деталями крупногабаритные стальные детали той же толщины обладают не только большим индуктивным, но и повышенным активным сопротивлением. Повышенное активное сопротивление определяется тепловыми потерями в металле за счет вихревых токов (токи Фуко).
Следует заметить, что индуктивное сопротивление, создаваемое магнитными потоками, не всегда играет отрицательную роль. Для стального кольца магнитная проницаемость может быть весьма значительной, вследствие чего внутренний поток Фвн оказывается гораздо большим, чем поток внешний Фвш. Кольца из немагнитных металлов (алюминия, латуни и т. д.) обладают малым внутренним потоком и, следовательно, малым индуктивным сопротивлением.
Таким образом, шунтирующийся ток при сварке деталей из цветных (немагнитных) металлов больше, чем при сварке стальных деталей тех же размеров.
Чтобы были ясны общие положения явления шунтирования, следует отметить, что общий вторичный ток при стыковой и точечной сварке разветвляется на сварочный и шунтирующийся. При этом для точечной сварки особенно характерен тот факт, что и при наличии шунтирования и без него (сварка одиночной точки) общий вторичный ток останется почти одинаковым.

Источник

• визитки установка дверей шаблоны →