66. Высокочастотная сварка.

Токи высокой частоты нашли промышленное применение в 30-40-х гг. прошлого века в основном в области электротермии. В это же время были предприняты попытки их применения для сварки металлов.

Использование токов высокой частоты (ТВЧ) для сварки основано на проявлении двух эффектов: поверхностного и близости. Проявление поверхностного эффекта заключается в том, что плотность переменного тока, протекающего по металлическому телу, распределена неравномерно по его сечению.

Она максимальна на поверхности проводника и резко уменьшается по мере удаления от поверхности в глубь тела. Толщина этого поверхностного слоя, называемая «глубиной проникновения тока», тем меньше, чем выше, в частности, частота тока. Поэтому при высокой частоте ток проходит лишь по тонкому поверхностному слою проводника.

Поверхностный эффект существенно увеличивает активное сопротивление проводников и позволяет сконцентрировать выделение энергии в поверхностных слоях нагреваемых изделий.

Эффект близости заключается в том, что токи высокой частоты, протекающие в двух параллельных проводниках и имеющие противоположные фазы, стремятся пройти по путям, находящимся в максимальной близости один от другого. Это явление позволяет управлять распределением тока высокой частоты по поверхности металла и локализовать нагрев в строго ограниченной зоне.

Работы по сварке металлов ТВЧ были начаты в 1944 г. в лаборатории профессора В.П. Вологдина применительно к стыковой сварке труб.

Развитие этого направления позволило в середине 50-х гг. ХХ в. разработать промышленную технологию высокочастотной сварки котельных труб.

Рис. 14. Схемы поперечной (а) и продольной (б) стыковой сварки ТВЧ:

1 – свариваемые трубы; 2 – индуктор;

3 – магнитопровод; 4 – устройство для

создания сварочного давления

Следующим шагом в развитии этого вида сварки было ее применение для выполнения продольных швов при производстве электросварных труб.

Были разработаны различные методы реализации этого направления развития сварочного производства.

К 1965 г. практически все трубоэлектросварочные станы для производства стальных труб малого и среднего диаметров были оборудованы устройствами для высокочастотной сварки (рис. 14).

Также были пущены в эксплуатацию станы для сварки алюминиевых и латунных труб, оболочек кабелей.

Аналогичные работы проводились в ряде зарубежных стран: США, Франции, ФРГ. Были разработаны и существуют до настоящего времени два метода подвода тока – контактный и индукционный.

При контактном методе ток подводится с помощью электродов (кондукторов), подключающих свариваемые детали к источнику ТВЧ.

Этот метод подвода тока прост и эффективен, но имеет один недостаток – наличие подвижного контакта между заготовкой и электродами.

65. Шовная (роликовая) электрическая контактная сварка.

Шовная сварка - способ, при котором детали соединяются швом, состоящим из отдельных сварных точек (литых зон), перекрывающих или не перекрывающих одна другую.

Шовная сварка, выполняемая при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока, называется непрерывной. Такую сварку редко применяют из-за сильного перегрева поверхности деталей, контактирующей с роликами. Наибольшее распространение имеет прерывистая шовная сварка, при которой детали перемещаются непрерывно, а ток включается и выключается на определенные промежутки времени и при каждом включении (импульсе) тока образуется единичная литая зона. Перекрытие литых зон, необходимое для герметичности шва, достигается при определенном соотношении скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Применяют также шаговую сварку, при которой детали перемещаются прерывисто (на шаг), а сварочный ток включается только во время их остановки, что улучшает охлаждение металла в контактах ролик - деталь по сравнению с непрерывным движением свариваемых деталей. Шовная сварка в большинстве случаев производится с наружным водяным охлаждением, что также уменьшает перегрев внешних слоев металла.

Разнообразные виды шовной сварки, встречаемые на практике, в основном различаются способом подвода сварочного тока (односторонний или двусторонний) и расположением роликов относительно свариваемых деталей Двусторонняя шовная сварка аналогична двусторонней точечной Вместо одного из роликов может быть применена оправка, плотно контактирующая с внутренней деталью Для сварки неподвижных деталей кольцевым швом на плоскости служит верхний ролик, который вращается вокруг своей оси, а также вокруг оси шва. Способы шовной сварки Нижняя деталь контактирует с электродом, имеющим форму чашки. Иногда свариваемые детали устанавливают на медную шину; при этом подвод тока может быть двусторонним или односторонним. При сварке на шине возможны варианты подвижной и неподвижной шин, когда два ролика, к которым подведен ток, вращаются вокруг своих осей и катятся по деталям. При односторонней шовной сварке, как и при точечной, наблюдается шунтирование тока в деталь, контактирующую с роликами. а - непрерывное выключение тока; б - импульсное включение тока; I - сварочный ток; Р - давление; S - перемещение роликов; t - время. Рис. 3. Циклограммы шовной сварки

Шовную сварку применяют при изготовлении различных емкостей с толщиной стенки 0,3 - 3 мм, где требуются герметичные швы - бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.