Розробка зварювальної машини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Характеристика деталей, що зварюються, і технічні вимоги до з'єднання

1.1 Хімічний склад матеріалу

1.2 Фізико-механічні властивості матеріалу

1.3 Характеристика матеріалу з точки зору можливості з'єднання способами зварювання тиском

1.4 Вибір та обґрунтування конструктивних елементів з'єднання

2. Особливості технології зварювання деталей

2.1 Технологічний процес виготовлення зварного з'єднання

2.1.1 Підготовка поверхоні деталі із Сталь30 для шовного зварювання

2.1.2 Зварювання

2.1.3 Додаткова обробка

2.1.4 Можливі дефекти, що можуть виникати при контактному точковому зварюванні

2.1.4.1 Причини появи дефектів

2.1.4.2 Можливі впливи дії дефектів під час експлуатації виробу з Сталь 30

2.1.4.3 Методи контролю якості зварного з'єднання

2.2 Параметри режиму зварювання

2.2.1 Схема формування зварного з'єднання

2.2.2 Джерела тепла, які існують у процесі зварювання

2.2.3 Обґрунтування вибору циклограми параметрів режиму зварювання

2.2.4 Розрахунок основних параметрів режиму зварювання

2.3 Характерні дефекти виробу, збурення, що до них призводять та способи запобігання їх впливу на якість зварного з'єднання.

3. Вимоги до зварювальної машини

3.1 Призначення машини

3.2 Діапазони зміни параметрів режиму зварювання, значення допустимих відхилень цих параметрів, необхідність стабілізації кожного з них

3.3 Контрольовані параметри та керуючі дії, задачі автоматичного керування

3.4 Характеристика електродних вузлів машини

4. Розробка функціональної схеми машини та циклограми її роботи

4.1 Розробка функціональної схеми машини

4.2 Розробка циклограми роботи машини

6. Розробка зварювального трансформатора

6.1 Розрахунок основних параметрів та геометричних розмірів вторинного контуру машини

6.1.1 Визначення геометричних характеристик елементів вторинного контуру

6.1.2 Визначення коефіцієнтів поверхневого ефекту

6.1.3 Розрахунок активного опору контуру

6.1.4 Визначення індуктивного опору контуру

6.1.5 Визначення повного опору машини

6.2 Розрахунок основних параметрів та геометричних розмірів зварювального трансформатора

6.2.1 Розрахунок однофазного зварювального трансформатора змінного струму для контактної машини

6.2.1.1 Визначення вихідних даних для розрахунку

6.2.2 Визначення вторинної напруги трансформатора за ступенями регулювання

7. Розробка електричної схеми машини

8. Дані порівняння основних характеристик машини з характеристиками аналогів

9. Розділ охорони праці

9.1 Аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів

9.2 Нормативні вимоги безпеки та гігієни праці

9.2.1 Допустимі рівні небезпечних і шкідливих виробничих факторів

9.2.2 Заходи для зменшення впливу технологічних процесів

9.2.3 Засоби індивідуального захисту

9.3 Заходи захисту від ураження електричним струмом

9.4 Пожежна безпека

Висновок

10. Економічний розділ

Висновок

11. Додатки

12. Список літератури

зварювальний трансформатор машина



Вступ

Контактне шовне зварювання широко застосовується у промисловості. Спосіб зварювання є простим, універсальним та досить економічним, володіє досить широкими технологічними можливостями та при дотриманні технології забезпечує високу якість зварного з'єднання.

При шовному зварюванні з'єднувані дедалі стискуються роликами на невеликій ділянці (точці). Після стискання деталей вмикається зварювальний струм, який проходить між деталями. Метал між роликами нагрівається до пластичного стану; під дією зусилля стискання утворюється зварна точка, що має в середині лите ядро, починають обертатися ролики і утворюється наступна точка перекриваючи попередню.. Розплавлений метал захищений знаходячись навколо нього зоною пластично деформованого металу точки. Після утворення зварної точки струм вимикається, а потім знімається зусилля стискання. На поверхні деталей залишається неглибокі вм'ятини від роликів, утворена внаслідок ущільнення металу зварного шва.

1. Характеристика деталей, що зварюються, і технічні вимоги до з'єднання

Сталь 30 - середньовуглецева сталь з вмістом вуглецю (0,25…0,45)% і з сумарним вмістом легуючих елементів до 2,5% (питомий опір с = 21·10-8 Ом·м). Зі зростанням вмісту вуглецю і легуючих елементів зростає питомий опір, посилюється схильність до загартування. При зварюванні необхідно проводити повільне нагрівання і охолодження (корисне попереднє підігрівання і модуляція струму), а вже після зварювання для металів цієї групи проводять термообробку точок між роликами машини за допомогою додаткового імпульсу струму. Величину струму другого імпульсу підбирають з умови нагрівання зони термічного впливу до температур близьких до Ас1. Тривалість додаткового імпульсу приблизно в 1,5 раз більша ніж зварювального. У порівнянні з групою низько вуглецевими сталями, зусилля стиснення збільшують в 1,2…2,0 рази, а при виникненні несуцільностей застосовують кувальне зусилля і наступне підігрівання.

Середньовуглецеві стали застосовують для виготовлення невеликих валів, шатунів, зубчастих коліс і деталей, що зазнають циклічних навантажень. [1]

Шовне зварювання виконується на порівняно м'яких режимах з дещо збільшеним зусиллям стискання

1.1 Хімічний склад матеріалу

Нижче наведений хімічний склад сталі 30 у % за ГОСТ 1050 - 88.

Таблиця 1.1 - Хімічний склад сталі марки 30. [2]

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	As
0.27 - 0.35	0.17 - 0.37	0.5 - 0.8	до 0.3	до 0.04	до 0.035	до 0.25	до 0.3	до 0.08



1.2 Фізико-механічні властивості матеріалу

Таблиця 1.2 - Механічні властивості при Т = 20єС Сталі 30. [2]

Сортамент	Размір	ув	уT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Лист термообработ., ГОСТ 4041-71	4 - 14	430-590		24
Прокат, ГОСТ 1050-88	до 80	490	295	21	50		Нормалізація
Твердость 30 , Лист термообработ. ГОСТ 4041-71	HB 10 -1 = 149 МПа
Твердость 30 , Прокат калиброван. нагартован. ГОСТ 1050-88	HB 10 -1 = 229 МПа

- Межа короткочасної міцності, [МПа]

- Межа пропорційності (межа текучості для залишкової деформації), [МПа]

- Відносне подовження при розриві, [%]

y - Відносне звуження, [%]

KCU - Ударна в'язкість, [кДж / м2]

HB - Твердість за Бринеллю, [МПа]

Фізичні властивості і характеристики сталі при різних температурах і інших умовах.

Таблиця 1.3 - Фізичні властивості сталі 30. [2]

T	E 10- 5	б 10 6	л	с	C
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)
20	2		52	7850
100	1.96	12.1	51		470
200	1.91	12.9	49		483

T - Температура, при якій отримані дані властивості, [Град]

E - Модуль пружності першого роду, [МПа]

б - Коефіцієнт температурного (лінійного) розширення (діапазон 20 єС - T), [1/град]

л - Коефіцієнт теплопровідності (теплоємність матеріалу), [Вт / (м град)]

с - Щільність матеріалу, [кг/м3]

C - Питома теплоємність матеріалу (діапазон 20єС - T), [Дж / (кг град)]

Технологічні властивості стали відображають її здатність приймати певні деформації, подібні тим, які готовий сталевий виріб буде мати при подальшій обробці або в умовах подальшої експлуатації.

1.3 Характеристика матеріалу з точки зору можливості з'єднання способами зварювання тиском

Сталь 30 має задовільну оцінку для отримання високоякісного зварного зєднання. Необхідні додаткові операції: підігрів, попередня чи кінцева термообробка, проковка шва. До відпускної крихкості не схильна. Такі сталі зварюють на порівняно м'яких режимах з невеликим збільшення F_ЗВ. [3]

Найбільш істотно на режим зварювання впливають такі властивості металів:

· питомий електричний опір (чим менший , тим більший зварювальний струм);

· коефіцієнт теплопровідності і пов'язаний з ним коефіцієнт температуропровідності , які визначають розсіювання теплоти у зоні зварювання і температуру в контакті деталь-деталь (з їх зростанням використовують більш жорсткі режими);

· опір деформації при температурах (зі збільшенням необхідно збільшувати зусилля на електродах );

· температура плавлення впливає на витрату теплоти, на утворення точки, на значення струму зварювання , а також на температуру в контакті електрод-деталь та на інтенсивність масо переносу;

· коефіцієнти лінійного і об'ємного розширення впливають на схильність до внутрішнього вибризкування і рівень залишкових напружень та деформацій (із зростанням коефіцієнтів вони підвищуються), а для попередження підвищення рівня залишкових напружень та деформацій необхідно збільшувати зварювальне зусилля і використовувати більш м'які режими;

· інтервал кристалізації і температурний інтервал крихкості визначають схильність до утворення гарячих тріщин.

1.4 Вибір та обґрунтування конструктивних елементів з'єднання

Розміри зварного з'єднання визначаються так званими конструктивними елементами. За даними індивідуального завдання для Сталь 30 при товщині деталі 2мм застосовують різні цикли зміни зусилля між роликами та зварювального струму, час зварювання, та швидкості зварювання. Основним конструктивним елементом з'єднань при шовному зварюванні відповідно літератури [4]:

· Ширина литої зони - d = (7).

· Величина проплавлення - h, h1 = (1 мм). Допустима величина складає 20-80% товщини деталі.

· Глибина вм'ятин - g, g1 = (0,4 мм). Глибина влятин не повинна перевищувати 20% товщини деталі.

· Величина напуску - В = (17 мм)

· Відстань від осі шва до краю напуску - u = (8,5 мм),

· Довжина литої зони - l = (5,2 мм),

· Крок точек - l₁ = (7 мм),

· Перекриття литих зон шва - f= (1,8 мм). Для герметичних швів величина перекриття литих зон повинна становити 25-50% довжині литої зони одиничного зєднання. [4]

Точковим і шовним зварюванням з'єднують деталі завтовшки 0,02…30 мм. Найбільш часто зварюють матеріали товщиною від 0,5 мм до 6 мм. При цьому співвідношення товщин деталей може бути у межах 1:5, а у мікрозварюванні 1:100.

Рис.1.1 - Параметри зварного зєднання при контактному шовному зварюванні



2. Особливості технології зварювання деталей

Як відомо, в теорії процесів зварювання розрізняють 2 типи поверхонь - поверхня ідеальних і реальних тіл. Але знаючи, що ідеальних тіл в природі не існує, розглянемо формування з'єднання між двома реальними поверхнями.

На поверхнi реальних тiл звичайно знаходяться шари окислiв, адсорбованої вологи, газу та пилу. Окрiм того, поверхня деталей має певний макро- та мiкрорельєф. Товщина плiвок та розмiри нерiвностей на декiлька порядкiв перевищують вiдстань між деталями та додатково перешкоджають утворенню металiчних зв'язкiв по всiй площi контакту. Тому для з'єднання реальних тiл, крiм енергії активації , необхiдно прикласти додаткову енергiю для усунення нерiвностей, а також для звiльнення зовнiшнiх зв'язкiв поверхневих атомiв. Зазвичай додаткова енергія значно більша за енергію активації.[4]

Пiсля усунення нерiвностей та поверхневих плiвок можливе подальше наближення атомiв за схемою iдеальних тiл. Але при зварюваннi реальних тiл рiвень мiнiмальної енергiї системи виявляється вищий, нiж у випадку iдеальних тiл. Це обумовлено неспiвпаданням орiєнтацiї кристалiчної гратки, а iнодi її параметрiв i навiть типу. Границя з'єднання в цьому випадку має бiльш високу енергiю, нiж енергiя невикривленої кристалiчної гратки з'єднаних тiл.

Шовне зварювання - це спосіб, при якому підведення струму до деталей 1, що зварюються, від джерела 3 та переміщення цих же деталей зі швидкістю зварювання здійснюють за допомогою дискових електродів-роликів 2, які обертаються приводом (рис. 2.1).



Рис. 2.1 - Схема процесу шовного зварювання

Послiдовнiсть формування з'єднання:

В процесi утворення зварного з'єднання звичайно розрізняють три стадiї:

А - формування фiзичного контакту;

Б - утворення хiмiчних (металiчних) зв'язкiв;

В - розвиток рiзних релаксацiйних процесiв у зоні з'єднання та в об'ємi тiл.

На стадiї А починається наближення атомiв, видаляються нерiвностi та поверхневi плiвки. Стадiя закiнчується формуванням фізичного контакту.

На стадiї Б вiдбувається активацiя атомiв, долається енергетичний бар'єр схоплення, розвиваються квантові процеси електронної взаємодії, відбувається об'єднання електронних оболонок, тобто утворюється зварне з'єднання. Тривалiсть стадiй А i Б залежить вiд прийнятої форми активацiї тiл, властивостей металiв, що зварюються, режимiв зварювання, стану поверхонь та iнших факторiв.

На стадiї В починається взаємна дифузiя атомiв через границю з'єднання, вiдбувається кристалiзацiя і охолодження з'єднання, а також пов'язанi з ними деформацiя та iншi процеси, що супроводжують зварювання.

2.1 Технологічний процес виготовлення зварного з'єднання

Технологічний процес контактного точкового зварювання складається з декількох операцій:

- підготовка поверхонь до зварювання;

- підігрів;

- зварювання;

- термічна обробка;

- контроль.

При зварюванні деталей з будь-якого матеріалу виконуються усі ці операції (підігрів і обробка після зварювання може не застосовуватись у деяких випадках для деяких матеріалів).

2.1.1 Підготовка поверхоні деталі із Сталь30 для шовного зварювання

Перед зварюванням деталей обов'язковим є очищення поверхонь двох деталей у місці зварювання від різного роду забруднень - іржі, мастил, води, фарби, окалин, тощо.

Обезжирення слугує для видалення залишків мастила, фарби,забруднень. Для Сталь 30 застосовують ванни з содових розчинів, з ціллю пришвидшення процесу у ванну водять ультразвукові коливання.

Для видалення оксидних плівок на поверхні деталей, застосовують хімічне травлення. Після такої обробки виникає більш рівномірна і менш активна плівка. Хімічне травлення здійснюють в кислотному розчині з добавками (H₂SO₄ (200 г.), HCl(10 г.), КС(10г.) на 1 л. води, температура 50-60 °С) для регулювання швидкості травлення, поліпшення взаємодії з поверхнею деталі. Для нормалізації застосовують такий же розчин.

Між кожними хімічними операціями деталі промивають в гарячій воді, а потім в холодній з водневим показником pH = 6,5 - 7,5. Деталі просушують гарячим повітрям.

Для сталей достатньо одного візуального контролю: поверхня деталей повинна бути матовою чи мати рівномірний металевий блиск. Але в сумнівних випадках вимірюють електроопір. Для Сталь 30 допустимий електричний опір ролик-ролик повинен складати не більше 800 мкОм.

Обезжирення, хімічну обробку, промивання, очищення, просушування проводять в ізольованому приміщені з посиленою вентиляцією.

2.1.2 Зварювання

Основними параметрами режиму зварювання є зварювальний струм час імпульсу і час паузи, зусилля стискання,розмір робочої поверхні ролика, швидкість зварювання. Їх обирають, виходячи з розрахунків і циклограм для зварювання середньо вуглецевих сталей.

При зварюванні деталі необхідно закріпити між роликами так, щоб вони лежали перпендикулярно його осі. Інакше, навіть при наявності малого скосу можливе вибризкування, що є недопустимим дефектом.

2.1.3 Додаткова обробка

Після зварювання для усунення дефектів, короблення та покращення механічних властивостей зварювального шва застосовують додаткову обробку: застосовують правку, механічні способи обробки.

2.1.4 Можливі дефекти, що можуть виникати при контактному точковому зварюванні

Основними дефектами при контактному зварюванні є:

· непровари;

· вибризкування;

· несуцільність зони зварювання (тріщини, раковини)

· зниження корозійної стійкості зєднання;

· несприятливі зміни структури металу.

2.1.4.1 Причини появи дефектів

На причини появи дефектів можуть впливати такі факторів: параметрів режиму зварювання, технологічних факторів ( малий крок точок, великі зазори, забруднення), відставання швидкості деформації від швидкості нагріву, нестачі металу при кристалізації і інше.

2.1.4.2 Можливі впливи дії дефектів під час експлуатації виробу з Сталь 30.

Дефекти при контактному шовному зварюванні виявляться не просто, і часто їх вплив проявляється під час експлуатації виробу.

Наприклад при не проварі з'єднання може витримати іноді відносно великі статичні навантаження та крихко зруйнуватися при невеликих напруженнях відриву, або знакозмінних навантаженнях. Несуцільності зони зварювання знижують міцність з'єднання, підвищують крихкість. При вибризкуванні погіршується зовнішній вигляд та знажується стійкість роликів.

Також дефекти впливають на корозійну стійкість, а отже і на довговічність виробу.

2.1.4.3 Методи контролю якості зварного з'єднання

Контроль зварних з'єднань включає в себе зовнішній огляд зразків і зварних вузлів; руйнування зразків (технологічна проба); дослідження макроструктури метала зварних з'єднань на зразках; механічні випробування зразків; вимірювання параметрів режиму; рентгенівське просвічування зразків і зварних вузлів; випробування на герметичність; вибіркове руйнування вузла.

Зовнішній огляд з'єднань проводять неозброєним оком або через лупу 7-10-ти кратного збільшення. При огляді поверхні перевіряють розташування зварних точок і швів, форму і розміри вм'ятини від електродів (роликів), наявність зовнішніх дефектів, зазори між деталями.

Зовнішнім оглядом з'єднань стикового зварювання виявляють дефекти геометричної форми (перекоси, зміщення), перепал метала стику. Після зняття ґрату і потовщення шва, полірування і травлення можуть бути виявлені тріщини, оксидні включення і місцевий непровар.

Відбитки зварних точок повинні мати овальну форму, а відбитки шва - рівномірну лускуватість. При необхідності глибину вм'ятини від роликів вимірюють індикатором годинникового типу. Нормальна глибина вм'ятини складає 10 - 15 % товщини деталі, а при зварюванні деталей неоднакової товщини - до 25 %. На поверхні точок і швів не повинно бути вибризкувань металу.

Якість з'єднань при виборі режиму зварювання контролюють технологічними пробами (руйнування зразків), які дозволяють встановити приблизні розміри литої зони (якщо вона є) і характер руйнування з'єднання. Технологічну пробу для зразків точкових, рельєфних і шовних з'єднань звичайно виконують в затискачах за допомогою зубила, молотка або спеціальних пристроїв. При цьому руйнування з'єднання при скручуванні зварних точок повинно проходити по зоні термічного впливу, основному чи литому металу.

Металографічні аналізи макроструктури з'єднань проводять на шліфах для визначення розмірів литої зони і виявлення внутрішніх дефектів. Для цієї мети зварні зразки розрізають перпендикулярно деталям по центру зварної точки, або впоперек чи вздовж шва.



2.2 Параметри режиму зварювання

2.2.1 Схема формування зварного з'єднання

Умовою формування з'єднання при шовному зварюванні є утворення спільної, для з'єднуваних деталей, зони розплавлення (ядра), розміри якого регламентуються стандартом. Формування зєднання відбувається в 3 єтапи.

Перший етап: починається з прикладання зусилля до деталей, що викликає пластичну деформацію мікронерівностей у контактах деталь-деталь та електрод-деталь. Потім вмикається зварювальний струм, метал нагрівається, вирівнюється мікрорельєф, руйнуються поверхневі плівки, формується електричний контакт. Нагрітий метал, деформуючись, утворює у зазорі між деталями ущільнюючий поясок.

Другий етап: пов'язаний з розплавленням металу та утворенням ядра. З часом проходження струму ядро збільшується до максимальних розмірів, відбувається перемішування розплаву, подрібнення та руйнування оксидних плівок, які розподіляються в об'ємі рідкого металу ядра. Цьому сприяє дія електродинамічних сил, яка інтенсифікує процес перемішування ядра та його складових у випадку зварювання різнорідних металів. Закінчується процес утворення металічних зв'язків у рідкій фазі.

Третій етап: починається з моменту вимкнення струму. Рідкий метал ядра охолоджується внаслідок відведення тепла в електроди і в деталі, що зварюються, та кристалізується. Виникають залишкові напруження, як результат зменшення об'єму металу при охолодженні. Після закінчення цього етапу при точковому та шовному зварюванні знімають зусилля стиснення електродів.

Для отримання наступного з'єднання цикл через деякий час повторюють.

При шовному зварюванні за рахунок тепрепередачі та попередніх точок процес пластичної деформації при зварюванні другої і наступних точок на всіх трьох етапах полегшується. Також знижується швидкість кристалізації ядра, що призводить до зменшення залишкових деформацій.

Щоб одержати в цілому якісні з'єднання (точкове), необхідне знання всього процесу формування, який з метою аналізу умовно можна розділити на окремі фізичні процеси (рис. 2.4).

Рис. 2.4 - Основні і супутні процеси при утворенні з'єднань

Залежно від ролі цих процесів у формуванні з'єднання виділимо серед них основні - нагрівання й кристалізацію металу; пластична деформація, видалення поверхневих плівок за рахунок процесу електромагнітного перемішування розплавленого металу.

2.2.2 Джерела тепла, які існують у процесі зварювання

Нагрівання та плавлення металу деталей, що зварюються, відбуваються внаслідок виділення теплоти на електричних опорах при проходженні через них електричного струму. Повна кількість теплоти, яка виділяється між електродами за час зварювання , визначається за відомим законом Джоуля-Ленца.

При зварюванні двох деталей, однакових за товщиною та фізичними властивостями, загальний опір визначається сумою опорів зони зварювання.

Контактні і власний опори визначаються властивостями металів, формою та станом поверхні деталей в зоні зварювання, зусиллям між електродами, нерівномірністю нагрівання та іншими факторами. Всю сукупність факторів неможливо врахувати шляхом розрахунків, тому при визначенні опорів зони зварювання керуються певними припущеннями та спрощеннями.

2.2.3 Обґрунтування вибору циклограми параметрів режиму зварювання

При шовному зварюванні герметичним швом для формування литої зони достатньо одного імпульсу струму. Так як при постійному вмиканні знижується якість зварного з'єднання та стійкість роликів, доцільніше обрати циклограму з періодичним вмиканням.

Циклограма з періодичним вмиканням зварювального струму та безперервним обертанням роликів найбільш поширена. Зварювання проводиться періодами (імпульсами), за час паузи Тп між ними забезпечуються покращені умови охолодження роликів та деталей, зменшується зона термічного впливу і залишкових деформацій.



Рисунок. 2.2 - Циклограма з періодичним вмиканням зварювального струму та безперервним обертанням роликів.

I_зв - зварювальний струм

F_зв - зварювальне зусилля

S_зв - шлях зварювання (довжина шва).

tп - час паузи

tі - час інтервалу між імпульсу струму.

2.2.4 Розрахунок основних параметрів режиму зварювання

Основні параметри режиму контактного шовного зварювання є зусилля між роликами, тривалість імпульсу струму, паузи між імпульсами, швидкість зварювання, сила зварювального струму, товщина зварювальних деталей, їхній матеріал.

За даним матеріалом Сталь 30 і товщиною деталі 2мм з літератури[4] беремо дані таблиць 2.1, 2.2обираємо(значення в м):

Товщина, м Д = 2*10^-3;

Ширина литої зони, м

Величина напуску, м ;

Зусилля між роликами F_зв,Н на практиці приймають:

Час протікання зварювального струму для середньовуглецевих сплавів, с:

Відношення часу імпульсу до загального часу одного циклу зварювання визначають з залежності:

Прийнявши відношення рівним 0,6, легко визначити, що t_п=0,12с.

Відстань між сусідніми точками при шовному зварюванні встановлюється у залежності від товщини деталей, що зварюються, а також від умов геометричності шва. Для середньовуглецевих сплавів, м:

Швидкість зварювання можна визначити за формулою, мм/с:



Величина зварювального струму, необхідна для утворення зварної точки визначається за законом Джоуля-Ленца:

У формулі невідомі Q_ее і R_д.кін.

Аналогічно розрахункам для точкового зварювання, за формулами визначаємо струм:

Діаметр ядра становить:

Струм шунтування, що проходить через попередньо зроблену точку, А:



11333,1

Тоді загальний струм:

Опір шунта можна визначити за формулою:

Тоді еквівалентний опір на ділянці електрод-електрод:

2.3 Характерні дефекти виробу, збурення, що до них призводять та способи запобігання їх впливу на якість зварного з'єднання

· можливі дефекти виробу, спричинені зварюванням, та причини їх появи

Розглянемо основні дефекти з причинами їх появи і методами усунення:

1. Непровари

Загальна причина утворення непровару - зміна параметрів режиму зварювання, а також інших технологічних факторів (малі напуски, малий крок точок, великі зазори, забруднення), що призводить до зниження густини струму, а, значить, до зменшення тепловиділення.

Для попередження непроварів слід забезпечити стабільність технологічних факторів і роботи зварювального обладнання, а також видалити перед зварюванням тугоплавкі оксиди та плакуючий шар, які перешкоджають процесу утворення зони взаємного розплавлення деталей. [5]

2. Вибризкування

Загальна причина появи цього дефекту полягає у відставанні швидкості деформації від швидкості нагріву.

Для попередження кінцевого внутрішнього вибризкування доцільно використовувати м'які режими, попереднє підігрівання, тощо.

Окрім цього, попередити розкриття зазору та кінцеве вибризкування вдається шляхом підвищення зусилля на 15...20 % на кінцевій стадії циклу нагрівання.

3. Несуцільності зони зварювання

Найбільш часто ці дефекти утворюються при зварюванні деталей товщиною більш ніж 1 мм зі сплавів з широким інтервалом кристалізації. Як правило, це гарячі тріщини, що утворюються переважно у температурному інтервалі крихкості.

Дефекту запобігають використовуючи кувальне зусилля і поступове зниження струму зварювання.

4. Зниження корозійної стійкості з'єднання.

Цей дефект виникає в результаті переносу частинок електродного металу на поверхні вм'ятин і може визвати підвищення корозії в частці з'єднання. При шовному зварюванні процес масоперносу із-за підвищення температури прискорюється.

Для зменшення дефекту слід гальмувати процес переносу електродного металу.

5. Небажанні зміни структури металу з'єднання.

Термодинамічний цикл зварювання в залежності від властивостей матеріала може викликати велику кількість утворень різних структур в шві та навколо шовної зони.

Попередити утворення цього дефекту можна обравши оптимальні параметри режиму зварювання.

· збурення, характерні для призначеного способу зварювання.

Типові збуреннями для контактного шовного зварювання є:

· коливання напруги живлячої мережі ДUм - збурення , що діє на зварювальну машину. Найнебезпечнішим є зменшення напруги живлення, що призводить до непровару і зниження міцності зварної точки. Якщо підвищується напруга мережі Uм, можуть виникати вибризкування рідкого металу, пропали та ін. Напруга мережі протягом доби може змінюватися як плавно, так і стрибкоподібно, коли вмикають потужні споживачі енергії. Короткочасні зміни напруги можуть досягати від -25 до +15 % Uм.ном. Ці зміни суттєво впливають на процес зварювання і можуть значною мірою знизити якість виконуваних зварних з'єднань. Крім того, коливання напруги мережівпливають на стабільність роботи блоків керування, що призводить до порушень заданого циклу зварювання.

· зміна активного Дrк і індуктивного Дxк опору контуру машини - у процесі зварювання або протягом деякого часу спричинює зміну зварювального струму і енергії, яка виділяється у зоні зварювання, що впливає на якість зварювання. Зміна активного опору зумовлена нагріванням і спрацюванням струмоведучих частин зварювального контуру, послабленням або окисленням контактів, особливо в місцях болтових з'єднань, а також ковзких контактів у шовних машинах. Індуктивний опір контуру збільшується внаслідок уведення до цього контуру значних феромагнітних мас. Зміна опорів контактних машин -- одна з найнебезпечніших збурюючих дій, яка часто трапляється у виробничих умовах.

· зміна зусилля стиснення роликів ДPм - у зварювальних машинах, що мають пневматичний і пневмогідравлічний приводи стиснення, залежить від коливань тиску в пневмосистемі і впливає на опір зварюваних деталей та на пластичну деформацію металу в зоні зварювання. Якщо підвищується тиск, то збільшується площа стикання електрода з деталлю, що призводить до зменшення густини струму і непровару. Зниження тиску супроводжується збільшенням опору зони зварювання і, як наслідок, підвищенням імовірності появи вибризкувань і розкидів міцнісних властивостей з'єднання.

· зміна геометричних розмірів робочої поверхні роликів Дdел - відбувається внаслідок природного спрацювання електродів. Ступінь спрацювання залежить від багатьох факторів: режиму зварювання; зварюваного матеріалу; чистоти його поверхні; інтенсивності охолодження; стійкості матеріалу, з якого виготовлено електроди, тощо. В результаті спрацювання електродів збільшується площа контактної поверхні, зменшуються густина струму та розміри литого ядра, що призводить до непровару.

· зміна швидкості зварювання (для шовного зварювання) Дvзв - внаслідок відхилень в умовах обробки їхніх поверхонь може відбуватися від зразка до зразка та від однієї партії виробів до іншої. Особливо це помітно на матеріалах, які вкрито окалиною, або оксидними плівками, що не усуваються перед зварюванням. Опір зварюваних деталей може змінюватися також внаслідок змінювання товщини листів або діаметра круглих заготовок (Дд_д), наприклад прутків або дроту. Розкид значень опору деталей призводить до зміни тепловиділення у зоні зварювання і, як наслідок, значного розкиду міцнісних характеристик зварних швів.

· шунтування зварювального струму раніш звареними точками, що залежить від кроку між ними Дlк - спостерігають перш за все, якщо послідовно ставлять точки. За цих умов струм, що протікає через зварювану точку, може змінюватися внаслідок відгалуження якоїсь частини струму через раніше зварені точки при неправильному виборі кроку (Дl_к) між точками. Сумарне значення струму у вторинному контурі змінюється внаслідок шунтування не на багато, однак зварювальний струм, що протікає безпосередньо через зварювану точку, може знижуватися до неприпустимого рівня. Із збільшенням товщини деталей і зменшенням підношення кроку точок до їхнього діаметра ступінь шунтування зростає.

Крім перелічених збурень, можливі й інші, які через незначні величини меншою мірою впливають на процес (наприклад, зміна теплофізичних властивостей і хімічного складу металу, режиму охолодження електродів тощо).

Збурення, по-різному впливаючи на окремі етапи процесу зварювання, параметри режиму і роботу зварювальної машини, спричинюють порушення умов утворення зварного з'єднання і погіршення його якості.

Аналіз основних збурень при шовному зварюванні показує, що якість зварювання та її основний показник -- міцність зварного шва -- можуть значно знизитись, якщо на зварювальну машину і зону зварювання діятимуть збурення. При відносно малому значенні окремих збурень одночасна дія на об'єкт у разі їхнього несприятливого поєднання також може спричинити неприпустиме зниження якості зварювання. Цим можна пояснити періодичне появлення дефектних з'єднань навіть за суворого дотримання технології зварювання.

Ступінь впливу та ймовірність виявлення розглянутих збурень різні і можуть по-різному відбиватися на якості зварних з'єднань залежно від умов зварювання, суворості дотримання технологічної дисципліни, ступеня спрацьовування устаткування та ін. Так, збурення, яке зустрічається найчастіше і важко усувається, є коливання напруги мережі, тоді як зміни опору зварювального контуру при належній експлуатації устаткування можна практично усунути.

· заходи щодо усунення або зменшення збурень.

Збурення можуть впливати на всі без винятку параметри процесу зварювання, однак класифікувати їх зручніше не за місцем прикладання, а за аналогією з параметрами зварювального процесу

Джерелами енергетичних і кінематичних збурень є промислова мережа і власне зварювальне устаткування: джерела живлення, апаратура керування, приводи подавання електрода, переміщення і т. ін.

Джерелами технологічних збурень є недосконалість технології підготовки заготівок та їх складання, технологія зварювання, зовнішні впливи. Удосконалення конструкцій зварювального устаткування, джерел живлення, застосування тиристорних і транзисторних приводів, сучасної техніки керування зварювальним циклом дозволяє усунути багато енергетичних і кінематичних збурень. Разом з тим важко забезпечити усунення всіх технологічних збурень, оскільки пов'язане з цим ускладнення технологічного оснащення і технології заготовлення, складання і зварювання виробів не завжди є технічно можливим і економічно виправданим. Для того щоб давати оцінку дії збурень на технологічні характеристики зварного з'єднання, необхідно враховувати закон змінюваності збурень, який може бути заздалегідь відомим або невідомим, і інерційність процесу формування зварного з'єднання.

Для зменшення дії збурення, пов'язаного зі зміною активного опору вторинного контуру необхідно домогтись того, щоб всі перехідні опори між елементами вторинного контуру були в допустимих межах. Для зменшення дії індуктивного опору необхідно усунути з контуру всі можливі деталі, які можуть служити феромагнітною масою.

Зміну геометричних розмірів робочої поверхні електродів можна компенсувати шляхом підгонки поверхні електрода до потрібних розмірів, а також своєчасною заміною електродів.

Зміну опорів зварюваних деталей можна частково зменшити, забезпеченням однакових умов підготовки поверхні для всіх деталей.



3. Вимоги до зварювальної машини.

Основними вимогами до машини контрактного шовного зварювання є забезпечення:

1. Можливості регулювання лінійної швидкості у межах не менше ніж 5:1;

2. Фазового регулювання струму у межах не менше 10-50%;

3. Заданого значення зварювальному струму і потужності машини при нормальних умовах;

4. Функціонування приводу стиснення машини при номінальному тиску повітря мережі = 0,63 МПа;

5. Охолодження струмоведучих частин машини, роликів, зварювального трансформатора для роботи при тиску води у мережі 0,15-0,30 МПа.

3.1 Призначення машини

Машина контактного шовного зварювання призначення для створення якісних герметичних швів деталей товщиною 2мм з середньо вуглецевої сталі 30.

Машини для контактного зварювання складаються з трьох взаємнопов'язаних частин - механічної, електричної силової та апаратури керування.

Механічна частина - це комплекс конструктивних елементів, що забезпечують стиснення зварювальних деталей та необхідне їх переміщення під час зварювання. До цих елементів відносять корпус (станину), приводи стиснення та обертання роликів, кронштейни, упори, плити, консолі.

Електрична силова частина машини забезпечує створення та протікання через деталі, що зварюються, струму необхідної форми, амплітуди та тривалості. До її складу входить джерело живлення у вигляді трансформатора, а також елементи вторинного зварювального контуру, що використовуються для безпосередньої передачі струму до зварювального виробу (гнучкі та жорсткі струмоведучі шини, ролики). Апаратура керування забезпечує встановлення заданого алгоритму процесу зварювання, регулювання механічних (зусилля стиснення, швидкість зварювання), електричних (струм та напруга) параметрів зварювального процесу та часових інтервалів операцій циклу зварювання.

3.2 Діапазони зміни параметрів режиму зварювання, значення допустимих відхилень цих параметрів, необхідність стабілізації кожного з них

Діапазон регулювання параметрів із урахуванням можливості дії кількох збурень повинні бути не меншим, як 30-40%від заданого значення. Так, зниження I_зв на 10% може призвести до зменшення діаметра і відповідно міцності з'єднань при зварюванні сталей на 20-25% від номінального значення. Такі самі параметри, як зварювальний струм та кувальне зусилля стиснення електродів, допускають зміну в межах 10-15% від номінальних значень без істотного погіршення якості зварних з'єднань.

Діапазони зміни основних параметрів режиму зварювання розроблюваної машини наведені в табл. 3.1

Таблиця 3.1. - Діапазони зміни основних параметрів режиму зварювання

Найменування параметру	Величина параметру
Номінальна первинна напруга мережі живлення однофазного змінного струму, В	380
Номінальна частота мережі живлення, Гц	50
Найбільший вторинний струм, кА	27±2,7
Найбільша потужність, кВА, не більше	102,6
Швидкість зварювання, мм/с	18±2
Корисний виліт машини, мм	450
Опір вторинного контуру машини, Ом, не більше	284·10-6
Межі товщини металу що зварюється, мм	0,5+0,5…2+2
Витрати охолоджуваної води при роботі на номінальному режимі, л/год, не більше	400
Максимальне зварювальне зусилля, кН	4…5

3.3 Контрольовані параметри та керуючі дії, задачі автоматичного керування

Основними контрольованими параметрами режиму шовного зварювання є такі:

· зварювальний струм I_зв ;

· час паузи t_п.;

· час імпульсу t_і;

· зварювальне зусилля F_зв;

· швидкість зварювання Vзв

Для регулювання зварювального струму I_зв використовуються способи амплітудного та фазового керування. Спосіб амплітудного керування I_зв полягає в зміні його діючого значення при перемиканні ступенів зварювального трансформатора. Фазове регулювання діючого значення струму, та часу його протікання, виконується за допомогою регулятора, який керує тиристорним контактором у відповідності з наперед заданими параметрами.

Зусилля стискання електродів зварювальне F_зв та регулюється редукторами тиску та включенням електропневмоклапанів. Керування електропневмоклапанами відбувається за допомогою регулятора, який у відповідністю з програмою подає на їх обмотки керуючий сигнал, та визначає тривалість їх ввімкнення.

Основною задачею автоматичного керування є забезпечення основних параметрів зварювання в рамках допустимих відхилень.

3.4 Характеристика електродних вузлів машини

В шовному зварюванні електродним вузлом є ролик. Роликові головки призначені для підведення зварювального струму до деталей, що зварюються, передачі зусилля стиснення і обертання роликів. При цьому найбільш складно забезпечити передачу струму через рухомий контакт обертання, який повинен мати мінімальний і постійний електричний опір.

Умовно роликові головки поділяють на два типи: ті, що передають зусилля в зоні рухомого контакту і на розвантажені від зусилля в зоні передачі струму.

Для змащення рухомого контакту часто використовується графітокасторове мастило, до складу якого входить 25% графіту і 75% касторової оливи, чи інші мастильні матеріали.

Механізми обертання роликів повинні забезпечують переміщення деталей із заданою швидкістю зварювання. При зварюванні за схемою найбільш поширеного способу електрод-ролик обертається безперервно. Частота обертання приводного асинхронного електродвигуна залишається незмінною.

Регулювання частоти обертання ведучого ролика здійснюється електромагнітною муфтою ковзання, яка є безступінчастим варіатором швидкостей. Система регулювання - імпульсна з жорстким зворотнім зв'язком по швидкості. Датчиком швидкості є тахогенератор, зв'язаний клинопасовою передачею з вихідним валом електромагнітної муфти. Напруга, яку індукує тахогенератор, подається на вхідні клеми блока регулювання частоти обертання вихідного вала електромагнітної муфти, який має перемикач швидкості - ступеневий потенціометр.

Схема також містить: циліндричні пари зубчастих коліс, пари конічних зубчастих коліс та, телескопічний карданний вал, редуктор, муфту.

Обґрунтування вибору матеріалу вузла.

Марку електродного матеріалу обираємо хромоциркониєву бронзу БрХЦр на основі бронзи з легуючими елементами (Cr - 0.3-0.8; Zr - 0,03-0.15), цей матеріал найкраще підходить для зварювання Cталь 30, так як її твердість складає 149 НВ, а твердість БрХЦр - 170 НВ. Діаметр ролика D для деталей товщиною 2 мм. вибираємо 15 мм., діаметр робочої поверхні d 8 мм. В зв'язку з високими температурами на поверхні ролика під час зварювання, відбувається зниження стійкості ролика. Найбільш перспективним шляхом подолання цієї проблеми є використання технологічних факторів. Зменшення норми витрати електроду за рахунок інтенсивного охолодження електроду.

Обґрунтування вибору форми робочої поверхні вузла.

Для зварювання деталей із середньвуглецевих сталей з товщиною більше, ніж 2,0 мм застосовують електроди із конічною або сферичною робочою поверхнею.

Рис. 3.1 - Форма електродів для шовного зварювання

Враховуючи товщину і матеріал деталей, що зварюються, а також складність виготовлення сферичних роликів для зварювання обираємо ролик з конічною поверхнею.

Опис електродного вузла .

На кресленні ЗА91.08.00.01.000СК зображено ролик неприводної головки шовної машини. В головці розташований струмоведучий вал 2 з роликом 1, який обертається в бронзовій втулці 3. Ця втулка є одночасно і струмовідводом та підшипником ковзання. Втулка щільно закріплюється в струмоведучому корпусі 4 гвинтами 5. Охолоджуюча вода потрапляє по трубці 6 до ролика і відводиться через зливний штуцер.



4. Розробка функціональної схеми машини та циклограми її роботи.

4.1 Розробка функціональної схеми машини

Для встановлення складу, порядку і принципів взаємодії всіх частин машини, було розроблено функціональну схему (ЗА91.08.0000.000.102).

Для утворення з'єднання деталі затискають зусиллям Fзв між двома роликами.

Затискання здійснюють за допомогою двохкамерного пневмоциліндра Ц, що переміщує свій шток з силою та напрямом в вертикальній площині, які залежать від параметрів подачі стисненого повітря по камерам Ц. Шток пневмоциліндра з'єднано з верхнім роликом контактної машини. Нижній електрод та корпус залишаються нерухомими.

При стисканні стиснуте повітря з тиском P подається в середню камеру Ц при вмиканні електропневматичного клапана ЕПК. При цьому створений у камері тиск опускає нижній поршень, створюючи тиск Fзв.

Піднімання ролика відбувається при вимкненні клапанів ЕПК. Зварювання здійснюють струмом 27 кА від джерела напруги 3,73 В. Включаємо двигун, після чого на ролики подається струм. Натиснувши на педать ролик опускається і під дією сили стискання деталі починають нагріватися короткочасним (0,2 с.) імпульсом струму до появи розплавленого металу в зоні контакту.

Узгоджена робота всіх елементів функціональної схеми забезпечується, у відповідності з наперед встановленою програмою, регулятором циклу зварювання типу РШС.



4.2. Розробка циклограми роботи машини.

Рис. 4.1 - Циклограма режиму зварювання

Робота машини (рис. 4.1) починається з натиснення на кнопку педалі «пуск». Одночасно вимикається ЕПК, який відповідає за зварювальне зусилля Fзв, та двигун який задає швидкість обертання роликів. Верхній ролик починає обертатися та опускається притискаючи деталі. Після цього через деякий час подається напруга, яка проходить через ТК і струм, який встановлюється на РШС. З прикладанням струму починається процес зварювання. Ролики остаються безперервно, струм подаються імпульсами з часом паузи 0,12с, формується зварні зєднання, утворюючи шов. Завершується процес натисканням на педаль. Відключаються двигун, ролики поступово зменшують швидкість обертання та зупиняються, припиняється постачання струму, ЕПК ще деякий час працює і також повертається в початкове положення.



5. Розробка складального креслення машини.

За основу складального креслення машини було взято прототип машини для шовного зварювання МШ-3201. Загальний вид машини зображено на кресленні ЗА91.08.000.00.00 ВЗ.

В корпусі 1 шовної машини розміщенні зварювальний трансформатор 3 та механізм обертання роликів з електроприводом. Обертальні ролики 7 разом з системою струмопідводу утворюють верхню 8 та нижню 6 роликові головки. Верхній ролик обертається разом з повзуном 9 від механізму стискання з пневмоприводом 10. При зварювання з зовнішнім охолодженням використовують корито 4 для зливання води. В сучасних машинах передбачено нетяжке переналаштування верхньої та нижної головок для зручного виконання шва.

Докладніше розглянемо основні вузли машини:

· В машині передбачена водяна система охолодження. Вона забезпечує нормальний тепловий режим роботи зварювальної машини. Водою охолоджується зварювальний трансформатор, масивні струмовідводи. Контроль за наявністю охолодження здійснюється за допомогою двох гідравлічних реле, що дають дозвіл на вмикання тиристорного блоку. При недостатній кількості охолоджувальної рідини блокується робота тиристорного контактора і загоряються сигнальні лампи на пульті керування.

· В машині МШ-3201 використовується пневматичний привід стискання на основі двокамерного пневмоциліндра.. Привод призначений для переміщення верхнього електродотримача з електродом і створення необхідних зусиль стискання.

· Електропневматичні клапани - слугують для керування приводом стискання. На нашій машині встановлюємо два електропневматичних клапани - один нормально закритий, другий нормально відкритий, які керують подачею стисненого повітря до камер пневмоциліндра.

· Фільтр-вологовідокремлювач призначений для очищення повітря, яке потрапляє до машини із пневматичної системи. Він видаляє з повітря воду, мастило, пил і інші забруднення. Редуктор призначений для регулювання зусилля стискання. За допомогою редуктора тиск мережі понижується до робочого, який контролюється за показником манометра.

· Маслорозпилювач призначений для змащування внутрішніх поверхонь пневмоциліндра та електропневмоклапана.

· Зварювальний трансформатор МШ-3201. замінюємо на розроблюваний в даному дипломному проекті.

· Пристрій керування типу ККС-Ц замінюємо на РШС, оскільки він є більш надійний, та простіший у програмуванні. Регулятор контактного зварювання РШС, призначений для керування циклом зварювання машин контактного зварювання змінного струму.



6. Розробка зварювального трансформатора.

Особливістю силових трансформаторів машин контактного зварювання є великі вторинні струми при відносно низьких напругах, тому вторинна обмотка містить один або два витки, що забезпечує отримання вторинної напруги в межах 1...12 В та зварювальні струми до 300 кА при відносно незначному загальному опорі машини величиною від десятків до сотень мікроом.

Зварювальний трансформатор складається з:

Магнітопровод - Магнітопроводи використовують трьох типів: стержньового, броньового та кільцевого. Матеріалом для сердечників є електротехнічна сталь завтовшки 0,5 мм. Для виготовлення сердечників використовують П- та Ш-подібні пластини або рулонну стрічку. Пластини ізолюються одна від одної лаком для зменшення втрат від вихрових струмів.;

Первинна обмотка застосовується в трансформаторах броньового типу, складається з декількох дискових котушок, витки яких мають виводи і можуть з'єднуватись між собою певним чином для зміни коефіцієнта трансформації. Дискові котушки розміщуються, чергуючись з дисками вторинного витка, чим досягається їх мала відстань між собою та магнітопроводом. Це зменшує потоки розсіювання трансформатора та поліпшує умови охолодження первинної обмотки в результаті тепловідведення в диски вторинного витка, який охолоджується водою. Полегшується також ремонт первинної обмотки, оскільки при виході з ладу однієї відновленню підлягає тільки вона. Диски первинної обмотки виготовляють із мідної або алюмінієвої шини завширшки 4…20 мм. Передбачена ізоляція як між витками котушки з використанням електрокартону, склоескапону чи склотканини, так і для кожної котушки із застосуванням кіперної стрічки або склоескапонової лакотканини з подальшим просочуванням лаком.

Вторинна обмотка - має, як правило, один виток (для підвісних машин - найчастіше два). Кожен виток виробляють литим або з листового матеріалу, де матеріалом є мідь, або алюміній. У сучасних трансформаторах вторинний виток виготовляють з двох або більше плоских дисків, з'єднаних між собою паралельно за допомогою виводів-колодок, до яких прикріплюються шини вторинного контуру машини. Товщина дисків, для уникнення великих втрат, не повинна перевищувати 10…20 мм. З ціллю зменшення габаритів трансформатора, вторинний виток охолоджують водою. Колодки при цьому виконують також функцію з'єднувального елементу системи водяного охолодження дисків трансформатора. Вторинна обмотка може виготовлятись також із трубок, якими циркулює вода. У зібраному трансформаторі первинна, вторинна обмотки і магнітопровід ізолюються між собою. Взаємна їх фіксація здійснюється спеціальними розпорками та клинками. Для протидії електромеханічним силам, що виникають при роботі трансформатора, магнітопровід стягують болтами з використанням рам

6.1 Розрахунок основних параметрів та геометричних розмірів вторинного контуру машини

Вторинний контур контактної машини призначений для підведення струму від вторинної обмотки трансформатора до деталей, що зварюються. Крім того він повинен забезпечити можливість переміщення одного з електродів, необхідного для роботи приводу стискання деталей та мати здатність з мінімальною деформацією сприймати механічні навантаження, що виникають при цьому. Параметри робочого простору точкової машини - виліт і відстань між осями роликів (див. п. 4.2.1.1), визначають розміри і конструкцію елементів контуру.

Важливими характеристиками контуру є його активний та індуктивний електричні опори, які залежать від розмірів і конструкції як окремих елементів контуру, так і всього контуру в цілому. Крім того, суттєвим є значення опору перехідних контактів між деталями контуру, яке визначається матеріалом і станом поверхонь в контакті, зусиллям їх притискання одна до одної, і може змінюватись з часом. Переважна більшість елементів контуру виготовляється з міді і мідних сплавів.

Вихідними даними для розрахунку є зварювальний струм і його частота. Вихідні данні:

I_ном = 27 кА/ 50 Гц, R_д = 100 мкОм.

6.1.1 Визначення геометричних характеристик елементів вторинного контуру

Розраховуємо величину тривалого вторинного струму. Причому тривалість включення обираємо рівною 15%:

Площу перерізу кожного з елементів контуру визначаємо за формулою, мм²:

де j, А/мм² - допустима густина струму.

З таблиці 1.1 [1] для кожного елементу контуру обираємо значення густини струму і розраховуємо площу перерізу елементу. Для циліндричних елементів контуру за формулами визначаємо діаметр (або діаметри), для прямокутних - ширину і товщину.



Рис.6.1 - Ескіз вторинного контуру машини

Таблиця 6.1 - Допустима густина струму та площа поперечного перерізу деяких елементів вторинного контуру машини.

№	Елемент контуру	Матеріал	Умови охолодження	j, А/мм2	q, мм2
1	Електроди/Ролики	Бронза БрХ	Інтенсивне водяне	40	262
2	Свічі			40	262
3	Хоботи, консолі, плити	Мідь товстолистова М1	Водяне	3	3500
4	Шини гнучкі	Мідь МГМ (фольга)	Повітряне	3	3500

Ролик має квадратний переріз, тому виражаючи з формули площі квадрата легко знаходимо його сторону - 16,2 мм. З ряду стандартних діаметрів обираємо найближчий: 16 мм.

Хоботи - циліндричні частини контуру, які мають забезпечити жорсткість контуру. Товщина стінки має бути більшою 15 мм. Виходячи з цих умов, обираємо зовнішній діаметр хоботів рівним 44 мм, внутрішній - 28 мм. При цьому товщина стінки буде рівною 15 мм.

Жорсткі і гнучкі шини - елементи прямокутної форми. Ширина шин має бути рівною ширині елементів, до яких закріплено шину, тобто рівною 160 мм. Виходячи з необхідності забезпечення жорсткості контуру, товщина жорсткої шини має бути більшою 20 мм. У нашому випадку - товщина 22 мм.

...