Каталог организаций

Сварочный или вторичный контур контактных машин

Представляет собой токоведущий элемент, по которому протекает сварочный ток.



Все эти элементы могут находиться по разному и иметь разную форму. Задача – с минимальными потерями пропустить сварочный ток через свариваемые детали.

Другая функция – необходимо выдержка сварочной нагрузки.

Рассмотрим контур по элементам:

Электрод – непосредственно прилегает к свариваемой детали передают сварочную нагрузку. Рабочая поверхность достигает температуры от 200 до 250 градусов Цельсия, температура основного тела электрода и токоведущих элементов меньше 100 градусов т.к. при увеличении нагрева увеличивается удельное сопротивление следовательно увеличиваются потери.

Электроды (самые нагруженные из элементов) не из меди М1 – выдерживает 5 – 10 точек, а из бронзы БрХ, БрК, БрНБТ. При внесении примесей в Cu, удельное сопротивление бронзы возрастает.

БрСр – удельное электрическое сопротивление 85% от М1.

Что бы повысить стойкость электродов их делают полыми, электрододержатель – с помощью конуса.

Все токоведущие элементы контура рассчитаны из условия нагрева, их сечения выбираются в зависимости от материала, функционального назначения и условий охлаждения. Электроды с интенсивным внутренним водяным охлаждением изготавливают из Сu, MK, MCp или БрК, БрСр.

Бронза МК: j = 20 – 45 A/мм из БрМ6Т медь М1 и медь с цинком j = 20 – 50 А/мм

Электродержатель БрХ, БрК j = 10 – 20 А/мм

Хоботы держатели, угольники, консоли медные М1:

- при воздушном охлаждении j = 1,8…2,2 А/мм2;
- при водяном охлаждении j = 2,4…3 А/мм2.

Соединительные гибкие шины МГм:

- при воздушном охлаждении j = 2,5…3 А/мм2;
- при водяном охлаждении j = 2,5…4 А/мм2.

Материалы легированные Cr, Si, Ni, Be, следовательно повышается прочность и уменьшается электропроводимость.

Электрический расчет коэффициентов вторичного контура

Исходные данные: свариваются детали (материал и толщина);

Способ сварки – точечная, шовная, стыковая.

По таблице выбираем параметры режима сварки Iсв, Uсв, Fсв.

Основные исходные данные для электрического расчета – сварочный ток и продолжительность включения установок:

- точечная машина ПВ 20%;

- шовная, стыковая машина ПВ 50%;

- конденсаторы. Машины переменного тока 10%.

Ток протекает импульсами; во время протекания происходит нагрев, во время паузы – охлаждение.

Расчетный ток будет тот, который будет нагревать до той Т0, что и сварочный ток, протекая непрерывно.

Приведенную jдоп выбираем так, чтобы элементы не нагревались выше 1000С.

Определившись со способом сварки, необходимо нарисовать эскиз. Самая простая конструкция у машин для стыковой сварки, сложнее – у машин шовной сварки (вращение роликов), надо выбрать площадь между вращающимся хоботом и крышкой так, чтобы плотность тока в контактах была ниже, чем в зоне контакта при вращении.

Подвижные контакты в шовной машине обладают большим сопротивлением, чем неподвижные. Усилие контактов берется приблизительно. На подвижных машинах сопротивление контакта Cu-Cu не превосходит (3-5)∙10-6 Ом. Сопротивление подвижного контакта (10-20)10-6 Ом.

Определяем активное сопротивление сварочного контура:


α – температурный коэффициент Ом/0С. α для электродов из Брк = 0,815; БрХ = 0,95; БрНБТ = 0,5; медь М1 =0,00392; Cu+Ag = 0,98.

При сварке на переменном токе:

Кп – коэффициент поверхностного эффекта, учитывающий, что сила тока на поверхности проводника, зависит от частоты напряжения металла проводника.

Коэффициент подобия:



f – частота, Гц;

Rp – сопротивление первого метра проводника, Ом. (для БрХ Rp = 0,021 – 0,035).







Подсчитав сопротивление каждого элемента с учетом потерь для соответствующей частоты, мы суммируем сопротивление всех элементов и получим полное сопротивление, добавляя сопротивление контуров подвижных (в шовных машинах) и неподвижных, определяем активное сопротивление детали. Сопротивление в контактах делали с электродом и между собой в процессе сварки сильно меняются (вдавливаются), меняется сопротивление контакта, поэтому учитывается сопротивление Rэ-э. Rэ-э зависит от: состояния свариваемой поверхности, химического состава, величины изменяемого давления, Т0 во времени и толщины детали.

В процессе сварки параметры измеряются, Rэ-э измеряется:

- опытным путем;
- по аналогии со свариваемой деталью;
- расчетным путем.

Номинальный сварочный ток, таблица изменения сопротивления.

При стыковой сварке сопротивлением, торцы детали все время сжаты большим усилием, следовательно, Rgg мало и исчезнет при нагреве, Rэ-э еще меньше, его не учитывают. Вылет деталей велик и сопротивление детали значительно, оно увеличивается при нагреве.



При расчете Rgg при диаметре меньше 20…25 мм, принебрегаем Кп, так как он равен 1.

При стыковой сварке оплавлением сопротивление стержня расчитывается по той же формуле, но учитывается Rgg.

Vопл – скорость оплавления см/сек;
j – плотность тока А/мм2;
Кл – коэффициент, учитывающий свойства стали (1,1 для аустенитных, 1,0 для углеродистых).

Rgg = 100 – 1500 мкОм – для стали.

Сопротивление вторичной обмотки можно посчитать по таблице, в зависимости от мощности трансформатора.

Для расчета полного сопротивления нужно знать индуктивное сопротивление сварочного контура.



L2 – индуктивность;
f – частота.

Индуктивность зависит от формы, периметра и площади контура.

L2 определяют:

- по площади охватываемой контуром (точность 50%);
- по периметру;
- по методу отдельных участков.

По площадям:





где – суммарная выпрямляемая длинна всех элементов контура при максимальных значениях раствора Н и вылета l в см.
С – имперический коэффициент, зависит от параметров контура, С=1,26.

Более точный метод расчета (25%). Его суть: отдельные участки контура разбиваются в зависимости от конфигурации токоведущих элементов.



Вычислим активное и индуктивное сопротивление, найдем полное сопротивление контура:

z = 200 – 600 мОм (2 – 3 ∙ 10-3 Ом)

Зная величину сварочного тока, можем определить напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

U2ном – основной параметр для расчета сварочного трансформатора.

Также по теме:

Схемы обмотки трансформаторов. Секционирование обмоток трансформаторов контактных машин.

Пненвмоаппаратура. Пневмооборудование для машин контактной сварки.