Шовная и роликовая контактная сварка

Шовная контактная сварка, также встречается название Роликовая сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются швом, состоящим из ряда отдельных сварных точек (литых зон), частично перекрывающих или не перекрывающих одна другую. В первом случае шов будет герметичным. Во втором случае шовная сварка выполненная отдельными точками без перекрытия практически не будет отличаться от ряда точек, полученных при точечной сварке. Процесс шовной сварки осуществляется на специальных сварочных станках с двумя (или одним) вращающимися дисковыми роликами-электродами, которые плотно сжимают, прокатывают и сваривают соединяемые детали. Толщина свариваемых листов колеблется в пределах 0,2—3 мм. Применяется при изготовлении различных емкостей, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.

Шовная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу ее технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей. Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.

Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.

Признаком этого вида сварки является наличие хотя бы одного электрода в форме ролика, катящегося по шву. По форме и расположению электродов имеется несколько основных видов шовных машин. Машины для двусторонней сварки могут быть разделены на двухроликовые, многороликовые и однороликовые. В последнем случае вторым электродом служит оправка для закрепления изделия. Машины для односторонней шовной сварки могут иметь один, два или несколько роликов. Двусторонние, двухроликовые машины могут быть приспособлены для выполнения продольного или поперечного шва. В первом случае ролики вращаются в плоскости рукавов машины. Это расположение электродов применяется, например, для сварки продольного шва цилиндрических изделий.

Длина шва, свариваемого за один приём, ограничивается величиной вылета машины. Поперечное расположение роликов применяется, например, для сварки поперечных круговых швов на цилиндрических изделиях, но может быть использовано также для сварки прямолинейных швов какой угодно большой длины при расстоянии шва от края изделия, допускаемом вылетом машины. Опыт показывает, что шовная сварка даёт удовлетворительные результаты лишь при прерывистом режиме работы, когда сварка ведётся отдельными импульсами, а сварной шов состоит из отдельных сварных точек, края которых взаимно перекрываются. Прерывистая сварка может осуществляться следующими двумя приёмами;

а) детали или ролики движутся прерывисто, приостанавливаясь на короткие промежутки времени, ток даётся в момент остановки перемещения ролика;

б) ролики перемещаются непрерывно, вращаясь с постоянной скоростью, а ток подаётся отдельными импульсами с перерывами между ними.

Первый более сложный метод сварки с прерывистым движением ролика в нашей промышленности применяется мало из-за сложности конструкции механической части требующихся машин. Применяется преимущественно прерывистая подача тока при непрерывном перемещении роликов.

Шовная сварка с непрерывной подачей тока и непрерывным перемещением роликов может дать удовлетворительные результаты лишь в немногих случаях. Одним из таких случаев является шовная сварка на больших скоростях, когда перерывы тока производятся естественными пульсациями переменного тока нормальной частоты. При этом каждый полупериод тока должен сваривать одну точку шва. При нормальной частоте переменного тока 50 пер/сек/ должно свариваться 100 точек в секунду. При нормальном расстоянии между центрами соседних точек (2—3 мм) производительность сварки получается равной 12—18 м шва в минуту. В настоящее время лишь немногие машины работают с подобными скоростями. В большинстве случаев применяются значительно меньшие скорости сварки и приходится прибегать к искусственному прерыванию тока после сварки каждой точки. Наилучшие результаты дают специальные тиратронные и игнайтронные прерыватели. Механические прерыватели в большинстве случаев дают не вполне удовлетворительные результаты.

Основным характерным узлом механической части шовных машин является привод вращения сварочных роликов. Привод вращения могут иметь как оба ролика, так и один из них — верхний или нижний, в зависимости от характера свариваемого изделия.

Привод может быть шестеренным, в этом случае обеспечивается постоянство угловой скорости вращения ролика, но не вполне обеспечивается постоянство линейной скорости на окружности ролика, меняющейся вместе с износом ролика. Накаточный привод шарошками, сцепляющимися с боковой гранью ролика, обеспечивает лучшее постоянство линейной скорости ролика независимо от его износа, но не вполне гарантирует постоянство угловой скорости вследствие возможности проскальзывания шарошки по ролику. Шарошечный привод непрерывно зачищает рабочую поверхность ролика, что является также преимуществом этого привода.

Разновидностью шовной контактной сварки является шовностыковая сварка.

Метод применяется для изготовления сварных стальных труб.

Таким способом могут изготовляться трубы от самых малых диаметров до диаметра 600 мм с толщиной стенки от 0,5 до 12 мм.

Трубная заготовка поступает под сварочные ролики 3, которые в этих машинах часто составляют конструктивно одно Целое со сварочным трансформатором, вращающимся вместе с роликами. Далее сваренная труба поступает на калибрующие валки 4, где срезывается грат сварного шва в горячем состоянии, а сама труба калибруется, получая определённый диаметр и правильную форму сечения. После этого летучие ножницы 5 отрезают куски трубы заданной длины, и особое приспособление складывает их в штабель. Агрегат при небольшом количестве обслуживающих рабочих даёт около километра готовой высококачественной стальной трубы за один час работы.

Контактные машины непосредственно или с небольшими конструктивными изменениями применяются для некоторых специальных целей, например для нагрева заклёпок, заготовок под ковку,. штамповку и др. На контактных машинах может производиться также пайка деталей твёрдыми припоями. В особенности важна напайка пластин быстрорежущей стали на державки металлорежущего инструмента.

Шовная сварка применяется при изготовлении различных герметичных емкостей, например, топливных баков автомобилей и летательных аппаратов, емкостей и камер бытовой техники, плоских отопительных радиаторов и т.п. Шовная сварка обеспечивает получение прочноплотных швов при производстве чувствительных элементов в приборостроении. Скорость сварки швов может достигать на отдельных участках 10 м/мин, а плотность соединений обеспечивает высокую надежность работы сварных конструкций в условиях очень низкого вакуума или больших давлений рабочей среды.