Все о сварке

Сварочная контактная машина


Pereosnastka.ru

Сварочные контактные машины

Категория:

Сварка металлов

Сварочные контактные машины

В контактных машинах можно достаточно четко разграничить электрическую и механическую части. Механическая часть контактных машин может быть весьма различной по устройству, и по этому признаку насчитывают десятки различных типов контактных машин, применяемых в промышленности. Электрическая часть контактных машин более однообразна и очень сходна у машин стыковых, точечных и шовных. Современные контактные машины работают, как правило, на переменном токе. Необходимые очень большие сварочные токи, от 1000 до 100 000 а и более, получаются трансформацией тока. В электрической части контактной машины можно выделить три основные части: трансформатор, прерыватель тока и переключатель ступеней, или регулятор.

Стандартные контактные машины изготовляют на номинальную мощность 1—600 ква. Типовые трансформаторы для контактных машин изготовляют на расчетный ток короткого замыкания до 100 000 а. Трансформаторы имеют падающую внешнюю характеристику, так что рабочий ток на данной ступени трансформатора зависит от омического и индуктивного сопротивления свариваемого изделия. С переключением ступени трансформатора естественно меняется внешняя характеристика и токи короткого замыкания и рабочий.

Трансформатор контактной машины обычно встраивается в машину и конструктивно составляет с ней одно целое. Трансформатор — однофазный, сухой, с первичной обмоткой, рассчитанной на напряжение питающей сети, чаще всего на 220 или 380 в.

Рис. 1. Электрическая схема контактной машины: 1 — свариваемое изделие; 2 — контактные колодки или электроды, подводящие ток к изделию; 3 — сварочный трансформатор; 4 — переключатель ступеней или регулятор тока; 5 — электромагнитный контактор — прерыватель тока; 6 — включающая кнопка

Первичная обмотка обычно секционирована, имеет много выводов для возможности изменения числа действующих витков и коэффициента трансформации. Вторичное напряжение трансформатора выбирают малым, в пределах 1 —12 в; число витков вторичной обмотки также мало. В трансформаторах контактных машин вторичная обмотка чаще всего состоит из одного витка. Реже применяются трансформаторы с двумя и более витками во вторичной обмотке.

Первичная обмотка трансформатора выполнена из обычного медного обмоточного провода, чаще прямоугольного сечения. Для первичной обмотки применяют катушки двух форм — цилиндрические и дисковые. Дисковая обмотка улучшает охлаждение и облегчает ремонт обмотки, так как при повреждении одна катушка может быть заменена другой без перемотки всей обмотки. Вторичный виток набран из медных полос, иногда изготовлен из медной поковки, из трубок или же отлит из меди, бронзы или алюминия. Если вторичный виток не обладает достаточной гибкостью, то между концом витка и подвижным электродом контактной машины вставляют гибкий элемент, набираемый из .тонкой медной фольги или особо гибких многожильных проводников.

Рис. 2. Некоторые типы вторичных витков

Рис. 3. Трансформатор

Магнитопровод трансформатора контактных машин набирают обычно не из трансформаторного, а из динамного железа в связи с большей магнитной проницаемостью последнего. Увеличение потерь в железе не имеет особого значения ввиду кратковременности цикла работы контактной машины и отсутствия режима холостого хода. Вторичный виток часто охлаждается проточной водой.

Существенное значение для контактных машин имеет включение и выключение тока, которые производятся всегда в первичной цепи машины. В современной точечной машине за 1 ч осуществляется несколько тысяч сварочных циклов. При этом выключение производится на максимальной мощности, когда сварка закончена, переходное сопротивление контакта исчезло и сварочный ток достигает максимума. Кроме того, включение и выключение тока во многих случаях должно быть очень точно синхронизировано с синусоидой напряжения питающей цепи. Подобным требованиям не могут удовлетворить нормальные выключатели электрического тока, рассчитанные на сравнительно редкие включения и выключения тока. Для этой цели необходимы специальные, более сложные устройства, называемые прерывателями тока. Таким образом, каждая контактная машина получает ток от сети, помимо обычного выключателя тока, которым присоединяют машину к сети и отсоединяют от сети в начале и конце рабочей смены, также через специальный прерыватель.

Простейшими являются механические прерыватели, обычно сблокированные с приводами осадки. Они не синхронизированы с питающей сетью, включают и выключают ток в случайные моменты (поэтому отдельные циклы сварки не могут быть совершенно идентичными), применяются на простейших неавтоматических стыковых и точечных машинах небольшой мощности.

Более совершенны электромагнитные контакторы, т. е. выключатели с электромагнитным приводом. Включение и выключение тока производится замыканием и размыканием вспомогательной цепи, питающей включающую катушку контактора. Контакторы асинхронного действия не синхронизированы с питающей сетью, и рассчитаны на 5—6 включений в минуту. Несколько более сложные синхронизированные контакторы имеют дополнительное устройство, обеспечивающее выключение тока в момент перехода тока через нуль независимо от момента размыкания цепи катушки контактора. Синхронизированные контакторы могут производить До 100 включений в минуту при токах до 500 а. Имеются и более сложные устройства для прерывания тока. Весьма эффективны и широко применяются синхронизированные игнитронные прерыватели; они синхронно не только выключают, но и включают ток, работают практически безынерционно, бесшумно,без искрения и без износа контактов. Но, конечно, возрастает сложность устройства и стоимость машин.

Рис. 4. Схемы трансформаторов контактных машин: а — стержневой; б — броневой; 1 —- первичная обмотка; 2 — вторичный виток; з — магнитопровод

Для управления работой машин также широко применяются регуляторы времени, преимущественно электронные, с большой точностью выдерживающие установленную продолжительность отдельных операций.

Сварочный ток обычно регулируют в первичной цепи контактной машины. Для этой цели могут быть использованы дроссельные катушки, потенциал-регуляторы или автотрансформаторы, включаемые в первичную цепь машины. Но эти способы регулирования используют сравнительно редко, обычно прибегают к изменению числа витков в первичной обмотке, для чего обмотку делают секционированной с выводами, которые идут к переключателю ступеней или регулятору машины. Число ступеней регулирования составляет 4—16.

Мощность сварочной цепи меняется приблизительно пропорционально квадрату вторичного напряжения трансформатора, например, если напряжение машины изменяется в 2 раза, то ее мощность меняется в 4 раза. Максимальные вторичное напряжение, сварочный ток и мощность сварочной цепи соответствуют минимальному числу включенных витков первичной обмотки.

От вторичной обмотки трансформатора ток подводится к электродам контактной машины. Размеры и устройство соединительных частей между трансформатором и электродами имеют существенное значение для работы машины. В соединительной цепи должно быть наименьшее число контактов, иначе резко возрастают потери в машине и ее к. п. д. заметно снижается. Расстояние от трансформатора до электродов, а также площадь, охватываемая соединительными элементами вторичного контура должны быть минимальными, от этого зависят индуктивность вторичной цепи, индуктивное падение напряжения в ней, сила сварочного тока.

У контактных машин индуктивное сопротивление вторичной цепи часто больше омического сопротивления, и сила сварочного тока определяется главным образом индуктивностью вторичного контура. Вследствие значительного индуктивного сопротивления контактные машины в большинстве случаев имеют достаточно круто падающую внешнюю характеристику и в этом отношении сходны с трансформаторами для дуговой сварки.

Соединительные элементы вторичного контура подводят ток от зажимов трансформатора к электродам контактной машины. Электроды подводят ток к изделию и, как правило, передают ему и значительное механическое давление. Электроды почти всегда имеют водяное охлаждение проточной водой.

Материал электродов должен обладать максимальной электро-и теплопроводностью. Требования к механическим свойствам материала электродов разноречивы. С одной стороны, для обеспечения лучшего контакта между электродом и изделием материал электродов должен быть мягким, с другой, — для уменьшения деформации при передаче давления и для уменьшения износа в работе материал электродов должен обладать достаточно высокой твердостью. Наиболее распространенным материалом для электродов контактных машин является кованая или холоднокатаная чистая электролитическая медь марки Ml; другие, менее чистые по составу марки меди часто дают неудовлетворительные результаты.

Во многих случаях медь не удовлетворяет требованиям, которые предъявляются к электродам мощных современных быстродействующих контактных машин. В таких случаях прибегают к специальным сплавам, обладающим при удовлетворительной электро- и теплопроводности высокой твердостью и механической прочностью. Эти сплавы можно разделить на две категории: низколегированные и высоколегированные. Низколегированные сплавы сохраняют цвет и внешний вид меди. Они легируются небольшим количеством присадок, порядка 1—2%; сюда относится, например, меднохромоцинковый сплав ЭВ. Высоколегированные сплавы чаще всего легируются вольфрамом, они имеют светло-серый цвет, напоминающий сталь; примером может служить медновольфрамовый сплав кирит.

Для контактной сварки процесс осадки не менее важен, чем процесс нагрева, а совершенство конструкции, тщательность и точность выполнения механической части контактных машин имеют первостепенное значение. Осадочные устройства в простейших машинах малой мощности приводятся усилием работающего, что допустимо при сварке мелких и мельчайших деталей, когда усилие и работа осадки очень незначительны и нерационально усложнять и удорожать машину механизированным приводом осадки. Такие устройства бывают педальными, рычажными, иногда пружинными; взведенная пружина обеспечивает постоянную величину осадочного давления. Для более мощных машин применяется механизированный привод, в первую очередь электропривод с электродвигателем. Для машин, не требующих особенно быстрого перемещения при осадке, используют гидравлический привод. Значительно быстрее действует и чаще применяется привод пневматический; нередко используется и комбинированный пневмо-гидравлический привод. Весьма важна достаточная жесткость механической части контактных машин. Деформации при работе не должны превышать допустимые жесткие пределы, иначе нарушится точность работы машины и снизится качество сварных соединений.

Читать далее:

Стыковая контактная сварка

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Машины для контактной электросварки

Две части металла, подлежащие контактной электросвар­ке, следует с определенным усилием сжать, нагреть в мосте соприкосновения (контакта) до сварочной температуры и не­которое время оставить под давлением (проковать), пока ра­зогретый металл надежно не соединится.

Понижающий трансформатор позволяет, получить большую величину тока в его вторичной обмотке. Чем больше величина тока, тем больше за единицу времени выделяется в месте сварки тепла. Качество сварного соединения в основном зависит от величины тока, усилия сжатия металла и времени протекания тока. Поэтому сварочная машина имеет специальные устройства для регулирования величины тока, усилия сжатия и времени сварки.

Сварочный трансформатор

Сварочный трансформатор состоит из трех основных частей: стального сердечника, первичной обмотки и вторичного витка. Сердечник трансформатора набран из тонких пластин трансформаторной стали. Первичная обмотка представляет собой- несколько дисков, которые намотаны из тонкой изолированной медной шины. Конец и начало обмотки каждого диска выведены наружу и служат для соединения всех дисков в одну обмотку.

Между дисками первичной обмотки расположены массивные медные секции вторичного витка трансформатора (рис. II). Начала и концы отдельных секций соединяются медными колодками в общий вторичный 1 ВЕТОК.

Ряс. И. Секция вторичного витка сварочного трансформатора Внутри каждой секции вторичного витка находятся каналы для водяного охлаждения. Вход и выход канала заканчиваются соединительной трубкой. чения машины, который определяется временем сварки, отнесенным к сумме времени сварки и времени перерыва. Коэффициент продолжительности включения ПВ для стыковых и точечных машин принимают равным 0,2, а для роликовых — 0,5.

Мощность трансфоматора сварочной машины не является постоянной. Она зависит от нагрузки, т. е. от величины тока во вторичном витке трансформатора, который, в свою очередь, зависит от размеров токоведущих частей, сопротивления свариваемых деталей и других факторов .

Мощность изменяется также в зависимости от количества включенных витков первичной обмотки трансформатора (от ступени трансформатора).

В паспорте сварочной машины указывается номинальная мощность, т. е. потребляемая сварочной машиной из сети при включении ее трансформатора на предпоследнюю ступень при нормальном напряжении сети и при средних размерах замкнутой сварочной цепи (рис. 12), составленной из вторичного витка трансформатора и соединенных с ним токоведущих частей.

Переключатель ступеней

Количество витков первичной обмотки трансформатора, включаемых в сеть, можно изменять при помощи переключения ступеней. В сварочных машинах мощностью 75—100 ква применяются переключатели ступеней (рис. 13) ножевого типа (см. рис. 13, а) и барабанного типа (см. рис. 13, б). На панели переключателя укреплены девять контактных пинцетов. Средние три контакта, обозначенные буквами а, б и в, постоянно замкнуты перемычками, остальные шесть контактов соединены о частями обмотки трансформатора.

Верхний и нижний ряды контактных пинцетов могут быть соединены со средним рядом при помощи двух контактных ножей. Нож состоит из пластмассовой рукоятки Г и медной пластинки В.

Один из ножей вставляется в пинцеты крайнего левого ряда и может занимать два положения, соединяя контакты А  или а-Б. Друго нож может занимать четыре положения.

Из схемы видно, что при помощи двух контактных ножей можно получить восемь комбинаций включения в сеть различного числа витков первичной обмотки сварочного трансформатора, т. е. восемь различных напряжений во вторичном витке трансформатора.

  1. Величина же тока в электрической цепи ври переменном токе равна напряжению, поделенному на полное сопротивление цепи.
  2. Следовательно, с увеличением  вторичного «напряжения ток в сварочной цепи будет увеличиваться, так как ее сопротивление остается неизменным.
  3. Вместе с увеличением тока и напряжения будет увеличиваться и электрическая мощность в сварочной цепи, что приведет к увеличению величины первичного тока, так как первичное напряжение постоянно.

Таким образом, можно переключением ступеней регулировать мощность трансформатора, вторичное напряжение и величину сварочного тока. Последнее обстоятельство имеет особо важное значение для режима контактной сварки, так как от величины сварочного тока в основном зависит количество тепла, выделяемое во время сварки.

За последнее время в машинах мощностью выше 100 ква устанавливаются переключатели барабанного типа (см. рис. 13, б) на 16 ступеней. Такой переключатель имеет четыре рукоятки, каждая из которых может занимать два положения (правое и левое) и замыкать при этом средний контакт с од­ним из крайних.

Контакторы

При сварке первичная обмотка транс­форматора сварочной машины многократно включается в эле­ктрическую сеть на небольшой промежуток времени (от 0,02 до 10 сек). Для включения и выключения трансформатора служит специальное устройство—прерыватель, или контактор. Наиболее простыми являются механические или электромаг­нитные контакторы, устройства и электрические схемы кото­рых показаны на рис. 14. Такие контакторы применяются на машинах мощностью до 75 ква.

Начиная от 75 ква и выше, сварочные машины снабжают­ся игнитронными контакторами.

Регулятор времени

«Проковка» начинается с момента выключения тока и продолжается до момента разжатия электродов. Этот отрезок времени необходим для соединения разогретого металла и поднятия верхнего электрода.

«Пауза» начинается с момента поднятия электрода и продолжается до момента очередного включения педали машины. Продолжительность паузы зависит от скорости продвижения свариваемой детали.

Автоматическое управление циклом сварочной машины осуществляется с помощью электронного регулятора времени, основными элементами которого являются электронные лампы.

В регуляторе РВЭ-7 применяются четыре одинаковые электронные лампы типа 6ПЗС, 6Ф6, 6П6С.

Со временем эмиссионная способность ламп теряется (нормальный срок службы лампы 500 час.), поэтому нормальная работа регулятора нарушается, что приводит к ненормальной работе всей машины. Исправность электронной лампы проверяется заменой заведомо годной лампой. Устройство регулятора довольно сложно и требует специальных знаний в области электротехники слабых токов. В большинстве случаев обнаружить причину неисправности и устранить ее может только опытный электрик-слаботочник.

svarak.ru

Сварочный контур машин контактной сварки

Сварочный контур — это система токоведущих элементов и электрических контактов, обеспечивающих подвод тока от вторичного витка трансформатора к свариваемым деталям.

В машинах точечной сварки контур состоит из консолей, электрододержателей, гибких и жестких шин, электродов, а также ряда других элементов. Размеры и конструкция элементов сварочного контура зависят от типа машины, сварочного тока и усилия сжатия, рабочего пространства (вылет и раствор). Чем дальше расположен трансформатор от электродов, тем больше вылет и тем больше размеры деталей, которые могут быть сварены на данной машине без кантования. Однако увеличение вылета  и раствора  вызывает рост сопротивления вторичного контура и мощности, забираемой из сети. Поэтому  вполне определенна для каждой машины и должна соответствовать стандарту или техническому условию на машины, например, 300, 500, 800, 1200, 1500, 1700 мм.

Верхнюю консоль изготовляют либо в виде короткого цилиндрического стержня, либо в виде жесткой шины с гнездом крепления электрододержателя. В первом случае она воспринимает изгибающий момент от усилия сжатия, во втором — выполняет лишь функцию токоподвода, а изгибающий момент воспринимается ползуном и корпусом машины. Через гибкие и жесткие шины верхняя консоль соединена со сварочным трансформатором.

Нижняя консоль (рис. 1), соединенная гибкими шинами с трансформатором, подводит ток к электрододержателю. В машинах малой мощности она является одновременно и элементом, воспринимающим нагрузку от усилия сжатия. В современных машинах средней и большой мощности ее полностью или частично разгружают нижним кронштейном.

Рис. 1. Консоли и электрододержатели машин точечной сварки различной мощности:

а — большой;

б — средней;

в — малой;

г — для микросварки

Консоли изготовляют из меди, высокоэлектропроводящих бронз цилиндрической или плоской формы обычно с внутренним водяным охлаждением (рис. 1, а, б). Консоли небольших машин, особенно для микросварки, имеют естественное (воздушное) охлаждение (рис. 1, в, г).

Нижняя цилиндрическая консоль, закрепленная в токоведущем контакте, имеет возможность поворота вокруг оси и перемещения в продольном направлении (примерно на 10 % ее длины). Это облегчает регулировку соосности электродов и переналадку машины в зависимости от формы свариваемых узлов. Кроме того, нижнюю консоль вместе с нижним кронштейном можно перемещать вверх-вниз ступенчато (на шаг болтов) или плавно.

Жесткость силовых элементов (консолей, кронштейнов, стенок корпуса) в машинах точечной, рельефной и шовной сварки оценивают упругим вертикальным смещением электродов при номинальном усилии сжатия. При  мм смещение не должно превышать 1 мм, при  — 1,5 мм, при  — 2 мм. Домкрат уменьшает смещение, но ограничивает минимальные размеры свариваемых узлов (например, длину и диаметр обечаек).

Электрододержатели (см. рис. 1, а, б) служат для крепления электродов 1, одновременно являясь силовыми и токоведущими элементами. Их изготовляют из медных сплавов с высокой электропроводимостью. В точечных машинах большой мощности (см. рис. 1, а) электрододержатель 3 крепят к консоли 5 съемной колодкой 8 с помощью двух винтов 9, ввернутых в палец 4 из немагнитной стали, запрессованной в консоль. В машинах средней мощности крепление осуществляют нередко с боковым прижимом электрододержателя съемной колодкой (см. рис. 1, б). В машинах малой мощности — в гнезде консоли с продольной прорезью (см. рис. 1, в), а в машинах для микросварки (например, в монтажных столах) электрододержатели часто вообще отсутствуют, и электроды крепят непосредственно в консоль (см. рис. 1, г).

Электрододержатели имеют конусное гнездо для крепления электрода и систему внутреннего охлаждения. Конусная посадка создает надежный электрический контакт, хорошую герметичность, соосность электрода и электрододержателя и сравнительно легкий съем. Однако в машинах малой мощности для микросварки крепление электрода может быть иным (например, резьбовое). Система внутреннего охлаждения обычно состоит из штуцеров 6, 7, внутренней подающей трубки 2 и наружного сливного канала. Срез трубки делают под углом 30…45°, чтобы вода свободно омывала дно электрода даже при касании трубки. В труднодоступных местах применяют изогнутые электрододержатели, и система охлаждения каналов становится более сложной (см. рис. 1, б).

В машинах рельефной сварки электрододержатели и электроды заменяют токоподводящими плитами (столами) с Т-образными пазами. При групповой многоточечной сварке на них укрепляются электродные плиты с электродными вставками или целые сборочно-сварочные устройства для совмещения, фиксирования, закрепления деталей. В связи с резким увеличением усилия сжатия применяют мощные и короткие кронштейны. Высокая жесткость всех конструктивных элементов машины позволяет сохранить в определенных допусках параллельность рабочих поверхностей контактных плит и электродов, обеспечить высокое качество соединений. Сохранить параллельность вне зависимости от деформации консолей можно перемещением верхней электродной плиты в общих с нижней плитой направляющих, колоннах. Однако в этих случаях необходима электрическая изоляция одной из плит относительно общих направляющих.

При неравенстве высоты рельефов, напротив, строгая параллельность контактных поверхностей вызывает неравномерное распределение тока и усилия. В этом случае более эффективна самоустановка одной из электродных плит путем ее шарнирного соединения с токоподводящей плитой.

В машинах шовной сварки вместо электрододержателей и электродов применяют роликовые головки. Наиболее ответственным элементом роликовых головок является подвижный (скользящий) электрический контакт. Часто электрический контакт нагружают также и сжимающим усилием. В этом случае может значительно меняться его электропроводимость и уменьшаться стабильность соединений при эксплуатации. Такое положение имеет место в машинах малой и средней мощности. Однако это упрощает конструкцию головок. В машинах большой мощности и с значительными сварочными усилиями контакт разгружают, но головка усложняется.

На рис. 2 показаны некоторые типы роликовых головок шовных машин. В головке машин малой мощности (рис. 2, а) токоведущий вал 2 с роликом 1 вращается в бронзовой втулке 3, которая является одновременно токоподводом и подшипником скольжения. Втулка плотно закрепляется в токоведущем корпусе 4 болтами 5. Охлаждающая вода поступает по трубке 6 к ролику и отводится через сливной штуцер.

В верхней поворотной приводной головке машины типа МШ-2001 (рис. 2, б) скользящий электрический контакт также передает . Головка может поворачиваться на 90° вокруг вертикальной оси. В корпусе расположены шестерни 6…11, последняя из которых вращает ролик 12. Ток подводится через шину 5, корпус 4, втулку 3 и вал 2, выполненные из медного сплава. Контакт между втулкой и валом заполняют специальным токопроводящим смазочным материалом (обычно из 25 % чешуйчатого графита и 75 % касторового масла), необходимым для стабилизации переходного сопротивления подвижного контакта и уменьшения износа. Выход охлаждающей воды происходит через отверстие 1. Нижние головки машины — сменные.

Ролик 3 для поперечной сварки (рис. 2, в) крепят в бронзовой втулке 2, вращающейся вокруг неподвижной консоли 1. Смазочный материал подается через масленку 4. Ролик 3 в головке для продольной сварки (рис. 2, г) крепят на втулке 2, которая вращается вокруг пальце 4, установленного в консоли 1.

На рис. 2, д показана роликовая головка, где скользящий контакт не используется для передачи усилий сжатия. Ток передается от нижней половины бронзового подшипника скольжения 3, прижатой к верхней несколькими пружинами 7, к токоведущему валу 2 с роликом 1. Определенное и постоянное усилие прижима стабилизирует переходное сопротивление контакта. А усилие сжатия деталей прикладывается через два верхних небольших подшипника качения 8 и частично через большой противоположный подшипник 5, установленные в корпусе 4. Вода во внутреннюю полость вала подается по трубке устройством 6.

Разгрузка подвижного контакта в верхних приводных головках современных машин типа МШВ-1601, МШВ-12001 выполнена иначе (рис. 2, е). Крутящий момент передается токоведущему валу 1 и ролику 6 через шестерни 3 и 2. Вал вращается в двух упорных подшипниках качения 4 и 5, установленных в корпусе. Через них прикладывается, к ролику и деталям . Ток проходит от медного основания 7 к валу через выступ 8 и сухари 10 (поджатые жесткими пружинами 9 одновременно и к выступу и к валу). Контактные поверхности сухарей армированы накладками серебра. Смазывание и удаление продуктов износа осуществляется прижимом 11 с пружинами 12, где в полости 13 находится смазочная жидкость. Водяное охлаждение внутренней полости вала и ролика осуществляется через подводящие и отводящие трубки, установленные с торца вала. Серебрение, интенсивное охлаждение, надежное поджатие контакта и смазочная жидкость обеспечивают минимальное переходное сопротивление (8…20 мкОм) и высокую надежность.

Рис. 2. Роликовые головки машин шовной сварки:

а — неприводная головка машины малой мощности; б — верхняя поворотная головка машины МШ-2001;

в, г — нижние, сменные роликовые головки машины МШ-2001;

д — головка с разгруженным скользящим контактом;

е — верхняя роликовая головка машины большой мощности МШВ-12001 с разгруженным скользящим контактом

В машинах стыковой сварки (рис. 3) система токоподвода отличается от рассмотренных. Она состоит из контактных плит или подвижной и неподвижной колодок 3, укрепленных в стальных плитах 5. Гибкими шинами 2 к колодкам подводится ток от сварочного трансформатора 1. На колодках монтируются электроды — губки 4.

Рис. 3. Сварочный контур машины стыковой сварки

Применение сварочных трансформаторов специальной конструкции, у которых форма магнитопровода максимально приближена к контуру деталей, сокращает размеры сварочного контура и сопротивление короткого замыкания. Например, в машинах для сварки труб использован кольцевой трансформатор, в котором магнитопровод представляет собой кольцо, набранное из электротехнической стали. На магнитопроводе равномерно распределена первичная обмотка, а вторичный виток, выполненный в виде пустотелого кольца коробчатой формы, присоединен с помощью гибких шин непосредственно к губкам. Вторичный виток выполняет также функции защитного кожуха. Сопротивление короткого замыкания машины с кольцевым трансформатором для сварки труб диаметром 720 мм (площадь поперечного сечения свыше 20000 мм2) находится в пределах 8…12 мкОм.

Гибкие шины применяют для возможности перемещения подвижных сварочных головок и нижней консоли машин точечной, рельефной и шовной сварки, а также подвижной плиты при стыковой сварке. Такие шины изготовляют из прямоугольных свободно изогнутых листов медной фольги наборными или витыми (рис. 4, а, б) и скрепляют болтами с другими жесткими токоподводящими элементами. В машинах микросварки иногда применяют гибкие провода из множества тонких проволок, впаянных в медные наконечники.

Рис. 4. Гибкие шины машин контактной сварки:

а— наборные;

б — витые

Гибкий кабель подвесных машин с отдельным трансформатором должен быть достаточно легким, гибким, длинным. Его изготовляют либо в виде двух отдельных проводов, либо в виде так называемого бифилярного кабеля, в котором параллельные изолированные проводники составляют прямую и обратную связь между клещами и трансформатором. В промежутках между проводниками циркулирует охлаждающая вода, что позволяет резко повысить плотность тока (до 100 А/мм2). Бифилярный кабель обладает малой индуктивностью, уравновешенностью электродинамических сил и значительно меньшими толчками при включении тока, чем в случае двух отдельных проводов.

Жёсткие шины изготовляют из медного проката в виде плит, полос, уголков с внутренним водяным охлаждением. Они обычно не несут силовых нагрузок и используются как промежуточный элемент между клеммами сварочного трансформатора и гибкими шинами (в машинах точечной, рельефной, шовной сварки) или неподвижной плитой (в машинах стыковой сварки).

Контакты — участки крепления токоведущих элементов сварочного контура. Контакты разделяются на постоянные — неподвижные (в основном болтовые соединения), переменные — неподвижные (часто сменяемые соединения электрода с электрододержателем, последнего с консолью и др.) и подвижные (вращающиеся контакты в подшипнике роликовых головок шовных машин). Величина электрического сопротивления контактов в значительной мере меняется (особенно в переменных подвижных). Поэтому стремятся сохранить исходное качество контактов и снизить величину сопротивления за счет периодического подтягивания болтов, серебрения контактирующих поверхностей, применения электропроводящего смазочного материала и др.

k-svarka.com

5.4. Оборудование для контактной сварки

Конrпскmная сварка - это сварка с применением давления, при которой нагрев производится тецлотой, выделяющейся при прохождении электрического тока.

Преимуtцества контактной сварки перед другими способами:

- высок.lя произвомтелъность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02... 1 с);

- малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха);

- высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика;

- экологическa чистота процесса, который легко поддается механизации и автоматизации.

По виду сварного соединения контактная сварка может быть то-

чечной (наиболее распространена), релъефной, стыковой, шовной

(роликовой).

Точечная сварка применяется при соединении деталей в отдель-

ных местах в виде небольших площадок (точек). Режим точечной

сварки моrкет быть мягким и жестким. Мягкий режим характеризуется плавным нагревом заготовок сравнителъно небольшим током. Время протекания тока обьгчно 0,5...3 с. Мягкий режим применяют для сварки сталей, склонных к закaлке.

Точечную сварку в жестком режиме осуществляют при малой

продолжителъности протекания тока (0,1... 1,5 с) относителъно

болъшой силы. К свариваемым детaлям прикладывается высокое

давление. Жесткий режим применяют при сварке адюминиевых и

медных сплавов, обладающих высокой теплопроводностьюl а так-

же высоколегированньrх сталей с целью сохранения коррозионной

стойкости для осуществления цроцесса точечной сварки применяют специальные контактные машины, которые в процессе работы выполняю дде основные функции - ожатие и нагрев содиняемых деталей.

Контактная машина, предназначенная для точечной сварки

(рис. 5. 10), имеет сварочный трансформатор с минималъным со-

противлением короткого замыкания. Вторичная обмотка такого

трансформатора имеет обычно не более двух витков, а изменение

напряжения на неи достигается цереключением части витков пер-

вичной обмотки.

Контактная машина работает следующим образом. Нажимая коленчатым рычагом 4 педалъ 6, поворачивают коромысло l до упора электрода 9 в свариваемые детaли. При дальнейшем нажатии на педалъ б серьга 3, вращаясь вокруг шарнира, сжимает пружину 2, а защелка 5 включает ток, В конце сварки цри нажатии педали б до отказа защелка соскакивает с рычага выключателяt

расположенного на крышке станины, и разрывает электрическую цепь.

Рис.5.10. Контактная машина для точечной сварки:

1 - коромысло; 2 - пружина; 3 - серьга; 4 - коленчатый рычаг; 5 - защелка; 6 - педаль; 7 - переключающее устройство; 8 - виток вторичной обмотки трансформатора; 9 - электрод

Контактная машина м для точечной сварки имеет один виток 8 на вторичной обмотке и переключaющее устройство на первичной обмотке трансформатора, служащее для изменения ржима сварки.

Релъефная сворка - способ, аналогичный точечной сварке, при

котором детaли обычно соемдиняются одновременно в несколъких

точкaх. Положение этих точек определяется выступами-релъефами,

образованными (штамповкой, обработкой резанием) на одной или

обеих деталях. При рельефной сварке контакт между детaлями за-

висит от формы их поверхностей в месте соемнения, а не формы

рабочей части электродов, как при точечной сварке.

Шовная (роликовая) сварка - способ, при котором детали соеди-

няются швомl состоящим из отделъных 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 дисковыми электродами (роликами), Наибольшее распростраIнение имеет прерывистaя шовная cвapкa, при которой детали перемещаются непрерывно, а ток включается и выключается на определенные промежутки времени и при каждом включении (импyльсе) тока образуется единичная литaя зона. Перекрытие литых зон, необхоммое для герметичности шва, достигается цри определенном соотношении скорости вращения дисковых электродов и частоты импyлъсов тока,

При стыковой сварке соединяемые детали нагреваются тепло-

той, выделяющейся при прохождении через них сварочного тока.

Известны два метода контактной сварки деталей: сопротивлением

и оплавлением. При стыковой сварке сопротивлением необходим хороший контакт свариваемых деталей. При прохождении сварочного тока через контактируемые поверхности выделяется количество теплоты пропорциональное квадрату плотности тoкa, времени его прохождения и удельному сопротивлению метапла. Заготовки сначала сжимают усилием, обеспечивающим образование физического контакта свариваемых поверхностей, а затем пролyчают сварочный ток. После разогрева места сварки происхомт осадка и образуется соемнение. Для определения количества теплоты, необходимой для сварки сопротивлением, нужно учитывать неизбежные тепловые потери на нагрев контактного участка электрод-деталь, которое должно быть минимальным, т. е. намного меньше контактного сопротивления между свариваемыми детaлями, особенно еспи они изготовлены из материaлов, имеющих низкое удельное электрическое соцротивление. Контактное сопротивление зависит от состояния поверхностей свариваемых деталей и уделъного давления, создаваемого сварочными электродами. Для получения надежного соединения контактное сопротивление между свариваемыми деталями специaлъно увеличивают, особенно при низком удельном сопротивлении материалов и необхоммости исполъзования маломощных сварочных машин.

Надежное сварное соединение получают лишь при условии одновременного расплавления обеих свариваемых поверхностей деталей. В этот период под действием усилия сжатия расплавленные металлы образуrот общее ядро, которое удерживается более холодным металлом, нarходящимся в околошовной зоне. На жидкий металл действует динамическая сила тока, собственное расширение, расширение паров и другие силы способствуrощие выплеску мталла из ядра. При болъшом выплеске в ядре остается млоо расплавленного металла, поэтому получается некачественное сварное соемнение, имеющее плохой внешний вид.

При стыковой сварке оплавлением свариваемые детали лишь

соприкасаются, что увеличивает сопротивление контакта и свароч-

ный ток. Ввиду того что площадь образовавшихся контактов очень

неболъшая, плотность тока, протекающего через эти контакты, на-

столъко велика, что происхомт мгновенное оплавление металла с

образованием жидких перемычек, которые под действием паров

металла разрушаются. Непрерывное образование и разрушение

контактов-перемычек между торцами приводит к образованию на

торцах слоя жидкого метaила. После оплавления торцов по всей по-

верхности осуществляют осадку. При включении механизма осад-

ки жидкий металл выдавливается из стыка, торцы приходят в сприкосновение и образуется сварное соемнение.

Контактная сварка широко применяется в автотракторной промышленности, самолетостроении, инструментальной промышленности и других производствах, в которых используют мощные (до 500 кВт) сварочные машины. С внедрением конденсаторных машин диацазон контактной сварки расширился - она нашла применение в приборостроении, электронике и микроэлектронике.

В качестве аккумулирующей системы в конденсаторных машинах исполъзуют батареи элекц)ических конденсаторов. Электрическая энергияl накапливаемая при заряде конденсаторов от источника постоянного напряжения (выпрямителя), расходуется при их разрядке, превращаясь в процессе сварки в тепловую энергию.

Рис. 5.11. Электрическая схема источника питания конденсаторной

машины для конденсаторнои контактной сварки:

Q - переключатель; T- трансформатор; С - батарея кон-

денсаторов; U - выпрямитель

Достоинствами кoндeнсаmорной контактной cвapеu являются :

- постоянный расход электоэнергии, что обеспечивает высокую

воспроизвоммость резулътата - кратковременное и концентриро-

ванное тепловыделение в месте соединения обеспечивает миним

альную зону нагрева свариваемых металлов непосредственно во

круг шва;

- возможность качественного соемнения разноромых металлов и

сплавов, IIлохо свариваемых или совсем не свариваемых другими

способами.

Кроме того, конденсаторные машины способствуют выравниваю фазовой нагрузки и повышению коэффициента мощности питаю-

тающей электросети.

Основными элементами источника питания конденсаторной ма-

шины для контактной сварки (рис. 5. 11) являются выпрямителъ U,

преобразующий переменный ток в постоянный, батарея конденса-

торов С для накопления ( аккмулирования ) электроэнертии и пере-

ключателъ Q для последовательного соеднения батареи конденса-

торов с источником питaния (выпрямителем) и сварочным траформатором Т, предназначенным для получения в сварочной цепи

токов большой силы при низком напряжении.

Накопленную в батарее конденсаторов энергию W, мкВт.с,

опред,елJIют по формуле

w = CU2/2,

где С- рабочая емкость батареи конденсаторов, мФ; U- напряжение заряда конденсаторов, В.

Из этой формулы видно, что накопленную в конденсаторах энер-

гию моrкно реryлировать, изменяя их емкостъ, напряжение заряда

или одновременно оба параметра.

Основными параметрами контактной сварки, выполняемой на

конденсаторных машинаlх, являются емкостъ батареи конденсато-

ров, напряжение ее заряда, усилие сл(жтия свариваемых деталей и

коэффициент трансформации.

Рассмотрим конденсаторную машишу, состоящую из корпуса, на котором установлены скафандр и кронштейн с пневмоцилиндром давления, сварочного приспособлеения, а также станции питанияи управления с бамrастными резисторами.

В корпусе расположены сварочный трансформатор, Дроссель,

элементы электрооборудования пневматической и газовой систем.

В конденсаторной машине применено пружинно-пневматическое устройство (пневмоцилиндр давления). Пружина служит для создания предварительного давления на сварочные электроды, а сжатый воздух - для церемещения штока и создания рабочего усилия. Реryлируют давление, вращaя специальную гайку, в результате чего изменяется предварителъное сжатие пружины. Давление на электроды определяют по графику усилия сжатия пружины, котрое отсчитывают по шкале, нанесенной на указателъ. Такое устройство обесцечивает стабильность усилия сжатия электродов цри значителъных колебаниях сжатого воздуха в системе.

Сварочное приспособление представляет собой ползун, который при работе пневмоцилинд)а давления передвигается по приз-

матическим наrrравляющим и шариковым опорам. При ходе вниз

этот пневмоцилиндр создает заданное давление на сварочных

электродах, а при ходе вверх поднимается ползун. К нижней части

ползуна крепится медный токоподвод, а к нему - верхний элек-

трод. Токоподвод медной гибкой шиной соединяется с концом вит-

ка вторичной обмотки сварочного трансформатора. Ход ползуна

(верхнего электрода) реryлируют путем вращения винта, располо-

женного в верхней части ползуна.

На горизонталъной лите корпуса сварочного приспособления

установлен нижний медный токоподдод, который изолирован от

сварочной машины текстолитовой вryлкой. К верхнему торцу токо-

поддода накидной гайкой прижимается нижний электрод.

Газовая система конденсаторной машины цредназначена для

создания микроклимата в скафандре и состоит из осушителя, вен-

тилей, ротаметра и трубопроводов,

Пневматическая система служит для сжатия свариваемых дета-

лей с помощью пневмоцилиндра давления, которым управляют

электропневматические клапаны. Скорость перемещения штока

пневмоцилиндра реryлируют дросселирующие клапаны.

Станция питания и упраления конденсаторной машиной состо-

ит из нескольких выдвижных и съемных блоков, размещенных в

отдельном металлическом шкафу, закрытом дверцей. На верхней

лицсвой панели шкафа расположены измерительные приборы, ав-

автоматический выключатель, сигнaльные лампы и кнопки управленияt внутри шкафа батареи конденсаторовt а на крышке

зарядные балластные резисторы с перекдючателем ступеней сопро-

тивления.

Качество сварного соединения при контактной сварке зависит

от режима сварки, правильно подобранного для конкретных усло-

ший (материалаt конструкции и состояния поверхностей деталей,

их покрытия, сварочных электродов и др.). Под режимом сварки

понимают усилие сжатия свариваемых цоверхностей, емкость ба-

тареи конденсаторов и коэффициент трансформации, определяю-

щий дпителъность сварочного импyлъса. У мощных конденсатор-

ных машин емкость батареи конденсаторов может составлять

300 мФ, запасенная энергия соответственно равна 25 кМ, а мак-

симальное усилие сжатия электродов - 24кН,

studfiles.net


Смотрите также