пригодные для любого ассортимента свариваемых деталей. Трансформаторы машин, с их конструкцией вторичного контура и железных масс, замеряли в стабильных формах и размерах. Никто и не помышлял о том, что, например, для стыковых машин могли быть созданы вторичные контуры с полным сопротивлением короткого замыкания менее 150 мкС5м. Но вот созданы новые типы сварочных трансформаторов кольцевого типа, полное сопротивление которых оказалось сниженным до 15 мкОм, т. е. в десять раз против нормально принятых броневых конструкций [9, 15]. Эффект резкого снижения полного сопротивления всего сварочного контура определяется тем, что вторичная обмотка состоит из нескольких, например десятка отдельных витков, насаженных на общий кольцевой сердечник. Расстояние между витками таково, чтобы магнитные поля каждого витка не сливались в общий поток. Тогда все витки работают как отдельные самостоятельные трансформаторы, токи которых суммируются на общую для них нагрузку. Малые сопротивления сварочных контуров позволили подводить к оплавляемым торцам огромные мощности при тех же самых вторичных напряжениях 5--8 В.

Кольцевые трансформаторы ИЭС имени Е. О. Патона позволили создать уникальные машины для стыковой сварки магистральных труб диаметром 1420 мм с толщиной стенок до 22 мм.

Рассмотрим основные расчетные н экспериментальные показатели по режимам сварки таких уникальных объектов. Прежде всего найдем общие для всех случаев очевидные равенства:

(3.20)

f/2-/o /(i?OB+/-T,>)=+*lp).

где Uon и /оя - напряжение и ток установившегося интенсивного процесса оплавления, какой именно обеспечивается и наблюдается перед операцией осадки; /?ов -- сопротивление искрового промежутка для конца процесса оплавления; г , и х , - соответственно активное и индуктивное сопротивления вторичных контуров любых, Б том числе и кольцевых трансформаторов. Эти сопротивления (и особенно х,р) меняются в зависимости от силы тока во вторичном контуре. Значения г , и х , не равны тем г в x , которые определяют для короткого замыкания. Вести какие-либо расчеты с учетом переменности г,р и х , в зависимости от силы вторичного тока - задача вполне возможная, но теоретические формулы получаются очень громоздкими. По этой причине вместо г,р и принято оперировать величинами г и x и тогда вторую формулу из (3.20) можно переписать!

- ViRon-hr.Y + xb. (3.21)

В этом равенстве переходное сопротивление от зажимных губок к свариваемым деталям (в том числе и трубам) не учитывается 132

в предположении хорошей зачистки контактируемых элементов, т. е. и губок, и деталей.

Из равенств (3.20) и (3.21) получаем:

Vov оя 1

(3.22)

Напишем уравнение внешней характеристики контактного трансформатора. Здесь и далее, поскольку речь идет о процессах оплавления, напряжение на свариваемых деталях, т. е. на нагрузке, будем обозначать f/ou

f/on = Us - /ов Zsl Z% = Га cos ф; rg Ron + f ,;

f/oB = f/a - /оп/(/?оп +-Ti,)/COS ф.

При коротком замыкании f/ов = 0; .Rob - О, ftp = cos ф COS фк; /оп = / .3. откуда

Относительно стыковых машин обычно бывают известны характеристики по ступеням включения и, следовательно, значения /к. 3. U-i, Z . И все же этих данных для полных расчетов бывает недостаточно, если приходится адресоваться к формуле (3.22).

Внешнюю характеристику иногда можно представить в виде степенной зависимости

f/ .-f/a(l-/oB K.a). (3.23)

Для токов, меньших половины тока короткого замыкания, показатель р можно принимать равным 0,5. Расхождение формулы (3.23) с реальной внешней характеристикой при таком показателе обычно не выходит за пределы =f5 %.

Показатели режима оплавления, такие, например, как установившаяся скорость оплавления, зависят от внешних характеристик трансформатора. Для установившегося интенсивного процесса оплавления вторым членом равенства (2.56) можно пренебречь, и тогда наибольшая скорость оплавления перед осадкой будет определяться так:

я - ОВ ОВ t/pliOB

(3.24)

Сопротивление искрового промежутка к моменту осадки

Rm ТсГвз5о/Дв. (3.25)

Приведенные формулы (3.22)-(3.25) содержат пять неизвестных: Uoa, ha, V, Ros, Р- Таким образом, расчеты могут быть произведены хотя бы при одной заданной или выбранной переменной.

\N,HBk

100 200 m

Рнс. 3.9. Внешняя характеристика и мощность вторичной цепи кольцевого трансформатора типа К-700

Для того чтобы убедиться в некоторой затрднительности и непроизводительности выбора, покажем современные пределы основных параметров режима сварки непрерывным оплавлением (численные значения относятся к установивше.муся интенсивному конечному периоду оплавления): v = 0,05-4-0,6 см/с (изменяется в 12 раз); i!7on 3,5-7 В (изменяется в 2 раза); гоп = 150+ -- 2500 А/см (изменяется в 17 раз).

Таким образом, для развитых сечений характерны высокие скорости оплавления, но соответственно и большие плотности тока. Поскольку напряжение Von меняется в относительно небольших пределах, то удельные мощности-, согласно формуле (3.24), требуются значительными для больших скоростей.

Определение мощностей для оплавления UonhJS, токов оплавления и напряжений f/cu возможно при помощи известной внешней характеристики машины, которую заводы-изготовители вводят в настоящее время в паспортные данные машины.

На рис. 3.9 построена внешняя характеристика стыковой машины большой мощности, кольцевой трансформатор которой (тип К-700) обладает следующими параметрами: U2 = 7,4 В, Z = 15,6 мкОм, = 10,8 мкОм, г = 11,3 мкОм.

Сила тока короткого замыкания /к. з = 474 кА. Этот кольцевой трансформатор встроен в стыковую машину установки Север , предназначенной для сварки магистральных труб диаметром 1420 мм, толщиной стенки от 15,7 до 22 мм. По внешней характеристике на рис. 3.9 построена кривая мощности. Измерения показали, что сила тока оплавления для разной толщины стенок трубы в среднем составляет 110 кА. По кривой мощности для этого тока W - 713 кВт. Площадь поперечного сечения труб S = 700-f-.980 см . Принимая среднее S == 840 см , получаем удельную мощность 8200 кВт/м. Измерения давали значения от 7000 до 10 ООО кВт/м. По внешней характеристике машины Uon = - 6,485 В, Вычислим по формуле (3.25) значение ion. полагая, что 7сГяз = 12,5 кДж/см (для консгрукционных сталей можно 134