Особенности производства труб сваркой сопротивлением
Вторник, Июнь 15th, 2010При контактной сварке методом сопротивления переменный электрический ток с частотой 50 -350 Гц подводится к сформованной трубной заготовке посредством вращающихся колец – электродов, изолированных друг от друга кольцом из диэлектрика и являющихся частью выходной обмотки вращающегося сварочного трансформатора, которая замыкается через трубу и сварочные валки.
К заготовке подается электрический ток напряжением в несколько вольт, достигающий десятки тысяч ампер.
Сопротивление стыка кромок трубной заготовки во много раз больше, чем сопротивление трубы, поэтому в стыке происходит выделение тепла и разогрев кромок до сварочной температуры. Качество шва определяется температурой нагрева кромок, скоростью сварки и усилием сжатия заготовки в сварочных валках.
Температура кромок Тк при электросварке определяется зависимостью
Тк = Ic2Rcв√lсв/vсв /(AF)
где Iс — сварочный ток, А;
Rcв – сопротивление сварочного контакта, Ом;
А — коэффициент, учитывающий физические свойства металла;
F — площадь свариваемого сечения, мм;
lсв — длина очага сварки, м;
vсв — скорость сварки, м/с.
В сварочном трансформаторе ток, подводимый к первичной обмотке, преобразуется в ток большой силы, но меньшего напряжения. Например, ток первичной обмотки трансформатора с напряжением 60 – 200В может преобразоваться в сварочный ток напряжением 1,5 – 5,0В и силой тока 3800А.
При сварке переменным током сила тока изменяется по синусоидальному закону, что приводит к переменной температуре нагрева кромок. При точечном контакте свариваемых кромок в момент, когда Iс = 0 (Iс – сварочный ток), имелись бы непровары. Однако практически сварка осуществляется на участке от точки схождения кромок до оси сварочных валков, называемым очагом сварки. Каждая точка кромок находится в очаге сварки некоторое время, за которое ее температура изменяется синусоидально, а вместе с ней также меняется и структура металла.
Время прохождения точки кромок через очаг сварки зависит от его длины и скорости сварки. Если скорость сварки будет большая, то одни участки нагреваются до сварочной температуры, а другие нагреваются до меньшей температуры, и на этих участках кромки не сварятся. Образуется так называемый строчечный шов, который является браком трубы.
Качество шва в очень большой степени зависит от давления на кромки свариваемой заготовки. Наилучшие результаты получаются при давлении 35 – 40МПа. Дальнейшее увеличение давления мало сказывается на прочности шва, но при большой скорости сварки для обеспечения требуемого качества сварного шва необходимо повышать давление до 100 – 110МПа.
Общее давление в сварочном калибре должно создаваться усилиями сварочных валков и давлением электродных колец, не допуская овальности заготовки перед сваркой.
Повышение частоты сварочного тока до700Гц улучшает качество шва, однако исключить полностью неравномерность его нагрева нельзя.
Для улучшения качества шва и его структуры в последнее время начали применять при сварке труб постоянный ток.
Применение постоянного тока при сварке труб сдерживалось из-за трудности передачи большого сварочного тока порядка 2000 – 80000А на вращающиеся контакты трубосварочного трансформатора.
Преобразование переменного тока в постоянный и передача его к электродным кольцам может выполняться по двум вариантам: от вращающегося или от неподвижного выпрямителя. В первом случае на токосъемные кольца подается слаботочное высоковольтное напряжение, которое трансформируется и выпрямляется на вращающейся вместе со сварочными кольцами установке. По второму варианту сварочное устройство состоит из неподвижного выпрямителя, к которому подводится переменный ток 380В с частотой 50Гц. В выпрямителе переменный ток преобразуется в постоянный с напряжением 7,14В, который передается электродам с помощью жидко-металлического контактного устройства, представляющего собой неподвижные желобчатые обоймы, которые залита ртуть и опущены вращающиеся электродные кольца. Для предохранения рабочих от вредного влияния паров ртуть сверху залита водой.
Постоянным током сваривают в первую очередь трубы диаметром 6 – 15мм с толщиной стенки 0,7–0,9мм, применяемой в машиностроительной промышленности в качестве маслопроводов для тракторов, автомобилей, комбайнов и т.д.