книги / Сварка в машиностроении. 4

охлаждения, состоящей из бака с охлаждающей жидкостью, насоса и радиатора. Все это необходимо, когда на строительной площадке нет водопровода или когда сварку следует вести при пониженных температурах. В последнем случае для охлаждения формирующих устройств необходимо применять антифриз или 20%-ный раствор поваренной соли.

Рис. 2. Установка для электрошлаковой сварки кольцевых швов с автоматом А535:

Установки для электрошлаковой сварки плавящимся мундштуком пред­ назначены главным образом для сварки крупногабаритных деталей из металла толщиной до 2 м при сравнительно небольшой длине шва и состоят из портала или консоли, на которых размещены механизмы подачи проволок и катушки. Для подачи проволок применяют автоматы А645, А1304 и др.

Установки для электрошлаковой наплавки предназначены для наплавки плоских, цилиндрических и конических поверхностей; конструктивно подобны рассмотренным выше. Особенностью этого оборудования является необходи­ мость установки на наплавляемую деталь медной керамической, графитовой или другой формы-кокиля с зазором между формой-кокилем и деталью, равным необходимой толщине наплавляемого слоя. Электродная проволока направляется 6 плавильное пространство с помощью автоматов А433Р, А535 и др.

Г л а в а 6

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Машины общего назначения для точечной, рельефной, шовной и стыковой элек­ трической контактной сварки изготовляют по техническим требованиям, изло­ женным в ГОСТ 297—73, в котором предусмотрены параметрические ряды машин по длительным сварочным токам, номинальным усилиям сжатия и осадки, а также установлены номинальные вылеты электродов (для стационарных машин с кон­ сольным расположением электродов).

Кроме того, ГОСТ 297—73 определены и другие параметры и характеристики машин для контактной сварки (диапазоны регулирования усилий сжатия и осадки, диапазон регулирования вторичного тока, отклонения фактических значений сварочного тока и усилий сжатия электродов от номинальных и т. д.).

Для машин контактной сварки принята система обозначений, позволяющая определить тип оборудования, величину главного параметра и некоторые другие данные.

Оборудование любого типа обозначено буквами (две или три буквы) и цифрами (четыре цифры . Первая буква характеризует изделие: установка У, автомат А, полуавтомат П, машина М и т. д. Вторая буква указывает вид сварки: точечная Т, рельефная Р, шовная Ш, стыковая С. Если в буквенное обозначение входит третья буква, то она указывает либо число одновременно свариваемых точек —

Первые две цифры числовой части обозначения говорят о величине главного параметра — сварочного тока в кА для точечных, рельефных, шовных и стыковых машин для сварки методом сопротивления: усилие осадки в 1000 кгс для машин стыковой сварки методом оплавления. Вторые две цифры цифровой части обозначения указывают номер конструктивного исполнения данного типа машины. Так, машина для точечной сварки с номинальным сварочным током 12,5 кА обозначается МТ-1217, машина для шовной сварки с номинальным сва­ рочным током 32 кА — МШ-3204 и т. д.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ОСНОВНЫХ ТИПОВ МАШИН. КЛАССИФИКАЦИЯ

Оборудование для точечной и рельефной сварки предназначено для выполнения следующих основных функций: а) сжатия свариваемых деталей между электро­ дами с усилием, необходимым для сварки; б) подвода сварочного тока к сваривае­ мым деталям; в) управления операциями сварочного цикла.

В зависимости от назначения оборудование может содержать и некоторые другие функциональные узлы: для подачи свариваемых деталей под электроды, съема сваренных деталей, перемещения свариваемой детали в определенных на­ правлениях и на определенную величину, контроля качества сварного соедине­ ния и т. д.

Оборудование для шовной контактной сварки кроме указанных основных узлов'обязательно имеет устройства для непрерывного или шагового перемещения свариваемой детали в процессе сварки и устройства для подвода сварочного тока

к вращающимся электродам-роликам. Обычно это перемещение обеспечивается принудительным вращением одного или обоих роликовых электродов от спе­ циального приводного электродвигателя. Однако в некоторых случаях в процессе сварки перемещают свариваемую деталь; тогда оба роликовых электрода — не­ приводные.

Оборудование для стыковой сварки предназначено для выполнения следу­ ющих основных функций: а) зажатия свариваемых деталей; б) создания усилия осадки; в) подвода сварочного тока к свариваемым деталям; г) управления опе­ рациями сварочного цикла

В зависимости от назначения, оборудование может быть снабжено дополни­ тельными устройствами: для снятия грата, съема сваренных деталей, термической обработки стыка непосредственно в зажимных губках — и некоторыми другими устройствами.

Для обеспечения потребностей народного хозяйства выпускается широкая номенклатура оборудования для контактной сварки, которое может быть разбито

ческим; 4) с пневматическим. Кроме того, применяют и комбинированные приводы, например, в стыковых машинах: электромеханический для оплавления, пневма­ тический и пневмогидравличсский для осадки и т. д.

Г По виду питания: 1) однофазное переменного тока; 2) трехфазное с выпрям­ лением во вторичном контуре; 3) трехфазное низкочастотное; 4) с запасением энергии (в магнитном поле, конденсаторные).

Д. По роду управления сварочным процессом: 1) автоматическое; 2) неав­ томатическое.

Е. По назначению: 1) универсальное (общего назначения): 2) специализи­ рованное.

Классификация точечных, рельефных, шовных и стыковых машин может быть продолжена внутри каждого вида по их отличительным признакам.

Машины для точечной сварки подразделяют:

A.По способу токоподвода к изделию: 1) с односторонним токоподводом;

2)с двусторонним токоподводом.

Б.По числу одновременно свариваемых точек: 1) одноточечные; 2) много­ точечные (многоэлектродные).

B.По траектории движения электрода: 1) с движением по дуге окруж­ ности — радиальные; 2) с прямолинейным движением — прессовые.

Машины для шовной сварки подразделяют:

A.По расположению сварного ùma по отношению к корпусу машины: 1) ма­ шины для продольной сварки; 2) машины для поперечной сварки; 3) универсаль­ ные (переналаживаемые); 4) для сварки кольцевых швов.

Б.По виду сварки: 1) для непрерывной сварки; 2) для прерывистой

сварки.

B.По характеру движения свариваемых деталей в процессе сварки: 1) с не­ прерывным движением; 2) с прерывистым движением.

Г.По способу токоподвода к изделию: 1) с односторонним токоподводом;

2)с двусторонним токоподводом.

Д. По виду подвода вращения роликов: 1) с принудительным вращением одного ролика; 2) с принудительным вращением двух роликов; 3) со свободным вращением роликов и приводом на свариваемые детали.

Машины для стыковой сварки подразделяют:

А. По видам сварки: 1) для стыковой сварки Сопротивлением; 2) для стыко­ вой сварки оплавлением.

Б. По конструкциям станин: 1) с горизонтальным столом; 2) с вертикальным столом; 3) с наклонным столом.

В. По назначению: 1) для сварки деталей с компактными сечениями; 2) для сварки деталей с развитыми сечениями (листосварочные, лентосварочные); 3) для сварки колец.

Г. По способу подвода тока: 1) е односторонним токоподводом; 2) с дву­ сторонним токоподводом.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ

Оборудование для контактной сварки рассчитано на питание от сети перемен­ ного тока частотой 50 Гц с напряжением 380 В. По специальному заказу преду­ сматривается изготовление оборудования на номинальное напряжение сети 660 В, а для оборудования с потребляемой мощностью до 50 кВА — на напря­ жение 220 В.

На экспорт оборудование выпускается на другие напряжения для сетей частотой 50 и 60 Гц. Максимальное вторичное напряжение холостого хода у сва­ рочных машин не должно превышать 36 В; отношение вторичного максимального тока к минимальному должно быть не менее 1,8. Вторичный ток можно регули­ ровать: ступенчато — изменением вторичного напряжения сварочного транс­ форматора и плавно — фазовым регулированием или с помощью того и другого способа (смешанное регулирование).

Напряжение холостого хода можно регулировать с помощью промежуточного трансформатора, а для конденсаторных машин — изменением напряжения заряда батареи конденсаторов. При ступенчатом и смешанном регулировании (кроме машин для сварки запасаемой энергии и подвесных машин со встроенным трансформатором) изменение коэффициента трансформации при переходе со сту­ пени на ступень не должно превышать 30%. При смешанном регулировании допускается уменьшение отношения максимального напряжения к минимальному до 1,4.

Схема обмотки сварочного трансформатора должна быть выполнена такой, чтобы на любой ступени регулирования напряжение между двумя любыми вы­ водами первичной обмотки было не более 150% максимального первичного на­ пряжения.

Переключатель ступеней машин со ступенчатым регулированием и дли­ тельным первичным током не более 500 А должен обеспечить возможность пере­ ключения ступеней под напряжением, но без прохождения тока.

Машины должны быть снабжены отключающими устройствами, рассчитан­ ными на максимальную мощность, соответствующую короткому замыканию элек­ тродов при номинальном напряжении питающей сети, максимальном вторичном напряжении сварочного трансформатора и минимальных размерах сварочного контура.

Машины рассчитывают на нормальную работу при колебаниях напряжения питающей сети в пределах от —10 до + 5% от номинального значения. Если в ма­ шинах предусмотрена установка аппаратуры для компенсации колебаний напря­ жения питающей сети, то сварочный ток не должен изменяться при этом болея чем на =£5%.

ГОСТ 297—73 устанавливает, что допустимые отклонения фактического сва­ рочного тока при номинальных условиях работы машины (кроме стыковых машин для сварки оплавлением) не должны превышать =£5% от номинальных значений, указанных в технических условиях на эту машину.

У машин для стыковой сварки оплавлением отклонение фактического свароч­ ного тока должно отличаться от номинального не более чем на 10%. Отклонения фактического усилия сжатия или осадки при номинальных условиях не должно отличаться от номинальной величины более чем на =±=8%.

В машинах с пневматическим или гидравлическим приводом усилие сжатия или осадки должно регулироваться в пределах не менее чем 1 : 4. При этом номи­ нальное усилие в машине с пневматическим приводом должно обеспечиваться при давлении сжатого воздуха не более чем 80% от номинального давления ежа-

того воздуха питающей сети, а все детали и узлы пневматического привода должны быть рассчитаны на работу при изменении давления сжатого воздуха питающей сети от 100 до 60% от номинального.

В машинах для контактной сварки предусматривается водяное охлаждение электродов, токоподводов, электрододержателей, вторичного витка сварочного трансформатора и других частей вторичного контура.

Система охлаждения должна быть рассчитана для работы при давлении воды от 1,5 до 3,0 кгс/см2. Сливные устройства системы охлаждения должны обеспечивать возможность наблюдения за протеканием воды или обеспечивать подачу сигнала или отключение машины при прекращении подачи воды. Машины для точечной, рельефной и шовной сварки должны изготовляться (при консоль­ ном расположении электродов) с вылетом от 50 до 2000 мм. Раствор у машин с консольным расположением электродов должен быть не менее 25 мм плюс 0,15 длины вылета — для вылетов до 500 мм и 40 мм плюс 0,08 длины вылета — для вылетов более 600 мм.

Для получения качественного сварного соединения станины и другие узлы машин контактной сварки должны обладать определенной жесткостью, поэтому ограничивается предельное вертикальное смещение электродов точечных и шов­ ных машин под воздействием номинального усилия. При безударной нагрузке

У рельефной машины смещение нижнего кронштейна по линии, проходящей через центры плит, должно быть не более 0,5 мм. Взаимное смещение электродов точечных и шовных машин в горизонтальной плоскости при номинальном усилии сжатия и безударной нагрузке должно быть не более 20% от номинальной тол­ щины одной из свариваемых деталей. У стыковых машин жесткость станины должна быть достаточной для того, чтобы тангенс угла между продольными осями деталей номинального сечения, сваренных при номинальном усилии осадки, не превышал 0,012.

В машинах для шовной сварки привод вращения роликов должен обеспечить регулирование линейной скорости: для машин прессового типа не менее 1 5; для машин радиального типа не менее 1 : 3,5. При ступенчатом регулировании изменение скорости при переходе от ступени к ступени не должно превышать 25%, Привод вращения должен обеспечить равномерное вращение роликовых электро­ дов. Отклонение скорости должно быть не более ^=10%.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИН

Машины для контактной сварки с питанием от однофазной сети переменного тока потребляют при сварке из сети энергию мощностью = [ДД, где £Д — напря­ жение питающей сети; Д — ток, потребляемый машиной. При этом только часть потребляемой мощности расходуется на образование сварного соединения. Эта мощность называется полезной и развивается на участке электрической цепи

между электродами. Полезная мощность Рсв= l\R 9 э, где / 2 — сварочный ток,

/?э. э — сопротивление на участке электрод—электрод.

Полезная мощность всегда меньше потребляемой, так как часть потребляе­ мой мощности теряется в сварочном трансформаторе, токоподводах, соединя­ ющих электроды с выводными колодками сварочного трансформатора, и т. д.

Общее сопротивление при сварке с учетом схемы замещения

Рис. 1. Нагрузочная характеристи­ I2W ? A ка машины МТ-1618 для вылета

электродов 220 мм

Рис. 2. Внешняя характеристика машины МТ-1217

Мощность, потребляемая машиной из сети,

Si = U \11 = kl^Zcbj

где k — коэффициент, зависящий от размеров вторичного контура (вылета элек­ тродов и раствора), типа трансформатора и его тока холостого хода.

Очевидно, что при сварке одних и тех же деталей на машинах различны* конструкций из сети будет потребляться различная мощность.

Сварка деталей на данной машине возможна при следующем условии:

U2XX ^ ^2^СВ*

О пригодности конкретной машины для сварки того или иного материала можно судить по нагрузочной / 2 = f (RB. 9) или внешней U2= f {U) характери­ стикам, которые приведены в технических описаниях или паспортах машины.

На рис. 1 приведена нагрузочная характеристика машины МТ-1618 для точечной контактной сварки. Зная сопротивление свариваемых деталей, можно найти сварочный ток при различных коэффициентах трансформации.

На рис. 2 приведена внешняя характеристика машины МТ-1217. На рисунку приведены линии сопротивлений деталей минимальных ОА и номинальных ОВ свариваемых толщин при максимальном нагреве.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

В машинах для контактной сварки применяют понижающие трансформаторы! рассчитанные на работу в повторно-кратковременном режиме при низких вторич* ных напряжениях и больших токах (от 5 до 100 кА). Обычно вторичная обмоткз

нами состоят из одного или нескольких параллельно соединенных дисков, изго­ товленных из листовой меди. К концам дисков припаивают медные колодки, а по периметру — трубки для водяного охлаждения. В некоторых случаях при­ меняют литые вторичные витки из меди или алюминиевых сплавов, с залитыми внутри трубками охлаждения. Первичную и вторичную обмотки изолируют друг от друга и от магнитопровода прокладками из изоляционного материала.

В современных машинах для контактной сварки широко применяют свароч­ ные трансформаторы с обмотками, залитыми эпоксидным компаундом в один монолитный блок. Такая конструкция улучшает условия охлаждения обмоток,

Рис. 4. Первичные обмотки сварочных трансформаторов:

а — ц и л и н д р и ч ес к а я : б — д и с к о в а я

Рис. 5. Схемы секционирования первичных обмоток трансформаторов

повышает механическую прочность и надежность трансформатора. В некоторых случаях эпоксидным компаундом заливают обмотки вместе с магнитолроводом.

Для ступенчатого регулирования сварочного тока предусматривают изме­ нение коэффициента трансформации, для чего секционируют первичную обмотку.

В зависимости от назначения и мощности сварочных трансформаторов приме­ няют различные схемы секционирования обмоток. При этом необходимо выпол­ нять требования, изложенные в ГОСТ 297—73.

На рис. 5, а приведена схема секционированной обмотки. Она может быть применена только для случаев, когда при любом положении перемычки напряже­ ние между двумя любыми другими точками не превысит более чем на 50% напря­ жение питающей сети U\. Схемы, изображенные на рис. 5, б и б (с одним или двумя разрывами обмоток), предназначены для устранения этого недостатка, однако наибольшее распространение получили обмотки, выполненные по схеме, приведенной на рис. 5, г. Схема с последовательно-параллельным включением витков позволяет существенно уменьшить расход меди в первичной обмотке и равномерно разместить витки первичной обмотки относительно вторичной (уменьшить потоки рассеяния). При применении такой схемы на первой ступени регулирования все витки первичной обмотки соединены последовательно, на про­ межуточных ступенях часть витков соединена параллельно, а другая часть — последовательно, а на последней • ступени все витки соединены параллельно.

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА

Для управления работой пневматического и гидравлического приводов, широко применяемых в машинах контактной сварки, как правило, применяют пневмо- и гидроаппаратуру общего применения.

Для подготовки воздуха в машинах устанавливают фильтры-влагоотдели-i тели типа БВ-41 'рис. 6), которые очищают подаваемый в машину сжатый воздуж от твердых частиц величиной более 0,05 мм, частиц воды и компрессорного масла.

Рис. 6. Фильтр-влагоотделитель БВ-41:

Рис. 7. Маслораспылитель БВ-44:

П — подвод сжатого воздуха; О — выход; 1 — стакан; 2 — корпус; 3 — колпак; 4

трубка; 5 — дроссель; 6 — всасывающая трубка; 7 — шариковый клапан; 8 — распы­ литель

Для смазки трущихся частей пневмопривода и пневмоаппаратуры используют маслораспылители типа БВ-44 (рис. 7).

Давление сжатого воздуха, подаваемого в пневмоприводы машин, регули­

Для управления подачей сжатого воздуха в камеры пневмоцилиндров исполь­ зуют воздухораспределители различных систем. Чаще применяют воздухораспре­ делители с электропневматическим управлением — электропневматические кла­ паны. На рис. 8 изображен двухпозиционный четырехходовой распределитель с односторонним электропневматическим управлением типа КЭП-15, предназна­ ченный для машин контактной сварки. В этом распределителе для управления установлен электромагнит постоянного тока с малой потребляемой мощностью, что позволяет использовать клапан в машинах с бесконтактными системами управления. Сжатый воздух из сети через отверстие С в корпусе 3 подводится к полости А.

При обесточенной катушке электромагнита шток 2 с закрепленными на нем резиновыми буферами под действием пружины 1 занимает крайнее верхнее поло-