Аппарат для сварки труб

Аппарат для сварки труб

Процесс сварки оплавлением:

Метод относится к контактной сварке оплавлением и может использоваться при сварке изделий больших сечений в различных отраслях промышленности и  машиностроения.

Сварка труб стыковая оплавлением

  • Сварка этим способом осуществляется следующим образом:
  • Сначала включается в сеть трансформатор и между деталями появляется вторичное напряжение
  • Затем зажатые в губках детали постепенно сводятся навстречу друг другу.
  • Соприкосновение первых точек контакта осуществляется без давления.
  • Большое контактное сопротивление вызывает мгновенный разогрев до плавления с образованием жидких перемычек в месте соприкосновения. Перемычки быстро перегреваются, вплоть до парообразования в центральной ее части и взрываются.
Схема контактной сварки оплавлением

Схема контактной сварки оплавлением

процесс контактной сварки оплалением

процесс контактной сварки оплалением

Дальнейшее перемещение деталей вызывает последовательное образование и взрыв новых перемычек. Этот процесс быстро охватывает всю площадь контакта и сопровождается интенсивным выбрасыванием расплавленного металла из стыка в виде плоского веера мелких искр. В результате этого процесса  поверхность торцов покрывается тонким слоем расплавленного металла, а в полости стыка образуется некоторое избыточное давление газов — продуктов сгорания углерода и других примесей, а также паров металла.  Важно значение имеют параметры режимы стыковой сварки.

Осадка

На оплавление затрачивается лишь часть тепла. Другая часть тепла идет на прогрев около стыковой зоны. По истечении определенного времени оплавления и нагрева стержней следует осадка, т. е. резкое увеличение скорости подачи подвижной плиты с приложением полного давления, необходимого для сварки. В момент осадки жидкий расплавленный металл почти полностью выдавливается из полости стыка, и сам процесс сваривания фактически завершается в твердой фазе, подобно сварке сопротивлением.

Форма стыка, сваренного методом оплавления, показана на рис.

Оплавление, помимо непосредственного осуществления нагрева, играет важную роль в борьбе с окислением. От хода оплавления во многом зависит характер распределения температур по длине стержней.

Сварка трубы большого диаметра

Сварка трубы большого диаметра

Контактная сварка оплавлением

Контактная сварка оплавлением

Роль газов в процессе

Смесь газов и паров, образующихся в полости стыка, содержит очень немного кислорода и обладает малой окислительной способностью. Избыточное давление этих газов и паров препятствует свободному проникновению воздуха. В целом это создает благоприятные условия для уменьшения окисления металла на торцах при нагреве.

Проблема окисления

Образование окислов по поверхности жидкого слоя в незначительной мере все-таки происходить может. Однако эти окислы при сварке вместе с жидким слоем легко вытесняются из стыка на поверхность, обеспечивая тем самым сопряжение и сваривание металлически чистых поверхностей. Условием получения хорошей сварки является непрерывность процесса оплавления, особенно в момент перед осадкой, так как малейшая пауза в оплавлении вызывает резкое усиление окисления. Удаление окислов станет более затрудненным из-за охлаждения и затвердевания жидкого слоя за время паузы.

Контактная сварка оплавлением

Контактная сварка оплавлением

Наилучшая защита от окисления создается при некотором оптимальном искровом зазоре, когда оплавление характеризуется частыми и -равномерными взрывами перемычек, без пауз. По мере прогрева- деталей скорость их оплавления будет увеличиваться и может опередить скорость сближения; для поддержания устойчивого оплавления скорость сближения следует также постепенно увеличивать. Стали и сплавы, содержащие хром, алюминий, кремний, окисляются очень быстро и сильно. Для предотвращения окисления согласование скоростей подачи и оплавления должно быть особенно тщательным.

Станок сварочный для сварки оплавлением.

Станок сварочный для сварки оплавлением.

Саморегулирование сварки

Устойчивое течение процесса оплавления поддерживается за счет действия саморегулирования. Заключается оно в автоматическом выравнивании скорости сближения стержней и их оплавления.

При увеличении скорости сближения стержней электрическое сопротивление искрового промежутка уменьшается, так как количество и сечение перемычек возрастает, а длина их сокращается.

Screenshot_38 Screenshot_2 Screenshot_38
Screenshot_3 Screenshot_4 Screenshot_5
Screenshot_7 Screenshot_6 Screenshot_8

Скорость сближения при сварке оплавлением

С уменьшением сопротивления ток и мощность увеличиваются, что вызывает, соответственное увеличение скорости оплавления. Уменьшению же скорости сближения будет соответствовать увеличение сопротивления и снижение тока, мощности и скорости оплавления. Этот процесс автоматического выравнивания скоростей сближения и оплавления действует лишь в определенном диапазоне. При малой скорости сближения возникновение и взрыв перемычек будет чередоваться с длительными паузами, т. е. оплавление уже не будет непрерывным. Защитная газовая среда и сплошной слой жидкого металла на торцах при этом образовываться не могут, общий нагрев будет недостаточным. При большой скорости полезная мощность, отдаваемая машиной, достигает своего предела, и дальнейший рост скорости сближения уже не вызовет прироста мощности и скорости- оплавления. Зазор в стыке начнет сокращаться, и произойдет короткое замыкание.

Скорость оплавления существенным образом определяет также распределение температур по оси деталей.

В отличие от сварки сопротивлением электрическое сопротивление в стыке значительно больше сопротивления собственного тела стержней и сохраняется -постоянным в течение всего оплавления.

Пример сварки оплаления

Пример сварки оплаления

Сварка контактная оплавлением

Сварка контактная оплавлением

Нагрев осуществляется как бы одним плоским источником в стыке, причем можно считать, что этот источник перемещается вдоль оси деталей со скоростью их оплавления. Если скорость перемещения источника будет очень малой, то с течением времени детали будут прогреваться все сильнее и глубже, подчиняясь только действию теплопроводности. Температурный градиент будет относительно небольшим.

С повышением скорости оплавления источник нагрева начнет как бы догонять идущее вглубь температурное поле, приближать свои сильно -раскаленные плоскости стыка к еще относительно холодным слоям металла.

Температурный градиент будет возрастать. Можно себе условно представить, что -при очень большой скорости перемещения источника в непосредственном соседстве с плоскостью оплавленного торца будет «находиться слой не нагретого металла. Температурный градиент бесконечно возрастет.

В целом, ввиду относительно большого электрического сопротивления в стыке и перемещения источника нагрева оси деталей, нагрев в зоне сварки оплавлением будет более сосредоточенным, чем при сварке сопротивлением. Это требует применения большого давления осадки.

Различные подвиды сварки оплавлением.

Различают сварку непрерывным оплавлением и сварку оплавлением с подогревом. В первом случае оплавление начинается сразу с холодного состояния деталей к осуществляется в ходе непрерывного сближения и оплавления деталей, как описывалось ‘ранее. Во втором случае перед оплавлением детали -подогреваются током до температуры 700—1100°. Подогрев обычно осуществляется периодическими быстрыми смыканиями и размыканиями торцов деталей под напряжением, в результате чего возникает серия -последовательных кратковременных вспышек оплавления. Более редко применяются другие способы подогрева. Например, таким же смыканием и размыканием деталей, но с включением и выключением тока при сомкнутых торцах или путем подачи серии кратковременных импульсов тока через постоянно сомкнутые детали.

Ход процесса сварки непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом показан на рис. На вертикальной оси отложены перемещение деталей или подвижной плиты машины А / и сила тока /, по горизонтальной— время /.

При сварке с подогревом время и длина оплавления меньше, чем при сварке непрерывным оплавлением. Скорость оплавления, как об этом свидетельствует крутизна кривой перемещения деталей, выше.

Скорость осадки в обоих случаях значительно выше скорости оплавления; сама осадка происходит частично под током, частично без тока. Сила тока при оплавления относительно невысока, при осадке она резко возрастает до величины, наблюдаемой при сварке сопротивлением.

Объясняется это уменьшением электрического сопротивления ввиду исчезновения сопротивления искрового промежутка.

Подогрев перед сваркой

Подогрев перед оплавлением сообщает процессу ряд преимуществ. Мощность, потребляемая при оплавлении, сильно уменьшается в связи с тем, что к моменту начала оплавления металл уже предварительно разогрет. К концу оплавления глубина необходимого прогрева существенно увеличивается, что облегчает пластическую деформацию при осадке и позволяет ограничиться меньшим усилием осадки. Поэтому сварку деталей относительно большого сечения с подогревом ведут на машинах