поджатия контактов к кромкам, равного 20—100 кгс, превращается в контактное
пятно площадью 1—4 мм2, плотность тока в контактном пятне достигает 150—1500
А/мм2. В процессе сварки под контактами может образоваться расплавленный металл.
В этом случае наряду с контактным пятном, образуемым твердым металлом, между
контактом и кромкой имеется несколько перемычек из жидкого металла. Как только
ток устремляется в эти перемычки, они взрываются. Вместо исчезнувших могут
образовываться новые перемычки. Не исключена возможность, что в отдельные
моменты электроэнергия к кромкам передается через электрическую дугу.
Контакты должны быть изготовлены из материала, обладающего высокими электро-
и теплопроводностью, значительной температурой плавления, достаточной
механической прочностью и хорошей стойкостью при возникновении дуги. Контактные
наконечники изготавливают, как правило, из вольфрама, его сплавов и бронзы.
Обычно контакты выдерживают сварку на длине 20—50 км сварного шва при
использовании холоднокатаных заготовок и 1—7 км при использовании
горячекатаных.
Вместо скользящих контактов могут быть использованы контактные ролики,
катящиеся по кромкам. Усилие поджатия контактных роликов к кромкам может быть
значительным (1—3 тс) и переходное сопротивление при использовании роликов
уменьшается. Кроме того, ролики можно зачищать с помощью резцов. Срок службы
контактных роликов в установке мощностью 400 кВт при частоте 440 кГц и токе до
3500 А достигает одного месяца. Заточка контактных поверхностей производится
один раз в смену.
Контактный подвод тока применяется при частотах радиодиапазона (более 60
кГц). Однако он применим и при частоте 8— 10 кГц, но первые попытки
использования контактных роликов показали, что основным препятствием является
налипание разогретой окалины на контактные поверхности роликов. Это приводит к
ухудшению электрического контакта между роликами и кромками, разогреву
контактных поверхностей и даже вырыву металла кромок.
Индукционный способ. При индукционном способе на расстоянии 30—300 мм от
места схождения кромок устанавливается кольцевой индуктор, охватывающий трубную
заготовку (рис. 25, б). Под действием поля индуктора в поверхностном слое
заготовки наводится ток. Вследствие эффекта близости наибольшая часть
индуктируемого тока течет вдоль кромок и замыкается в месте их схождения
(полезный ток). Другая часть тока замыкается по периметру внутри трубой
заготовки (бесполезный ток). Как и при контактном способе подвода тока, для
уменьшения бесполезного тока применяют внутренние и наружные магнитопровода-
Длина магнитопроводов при индукционном способе должна быть на длину индуктора
больше, чем при контактном.
Расход электроэнергии, необходимой для сварки, существенно зависит от
расстояния между индуктором или контактами и местом схождения кромок. При
увеличении этого расстояния увеличиваются время нагрева и, следовательно, потери
мощности за счет теплопередачи от нагретых кромок в соседние слои металла. Это
приводит к снижению скорости сварки. При индукционном способе подвода тока
расход электроэнергии несколько выше, чем при контактном, так как наряду с
кромками нагревается тело трубной заготовки под индуктором.
Коэффициент использования энергии — отношение энергии, затрачиваемой на
разогрев только свариваемых кромок, ко всей энергии, поглощаемой заготовкой, —
уменьшается с увеличением ее диаметра, поскольку увеличиваются потери в теле
заготовки, в то время как мощность для разогрева кромок остается практически
постоянной.
При сварке труб из ферромагнитного материала коэффициент использования
энергии .ниже, так как под индуктором находится материал при температуре ниже
температуры магнитных превращений, и потери в теле трубной заготовки возрастают,
а мощность, выделяющаяся в разогретые кромки, возрастает незначительно.
Достоинством индукционного способа является исключительная простота и
надежность индукторов.
Глава II.
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНДУКТОРА И ИНДУКТОРА
Для выбора мощности высокочастотного оборудования и элементов сварочного
устройства нужно производить расчет активного и индуктивного сопротивлений
кондуктора и индуктора, а также мощности, требуемой для разогрева кромок до
сварочной температуры. Необходим также расчет параметров свариваемых кромок.
Методика расчета параметров кромок для идеализированного случая, когда зазор
между кромками или магнитопроводами и кромками весьма мал по сравнению с
толщиной кромок, приведена в работе [6]. Рассчитанные по этой методике активное
и индуктивное сопротивления значительно выше экспериментальных, а мощность,
необходимая для сварки, значительно ниже, чем на практике.
В другой работе [331 для расчетов электрических параметров кромок
предлагается метод расчета сопротивлений проводников в прямоугольном пазу
магнитопровода [22]. Этот метод основан на том, что все пространство между двумя
магнитопроводами, за исключением зазора между кромками, заполняется условным
материалом с удельной электропроводностью ^ф = у2сЩ2{1 + 2Ь),
Карта
|
