Оборудование для контактной сварка

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

Г. По способу подвода тока: 1) с односюронним токоподводом; 2) с двусторонним токоподводом.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ

Оборудование для контактной сварки рассчитано на питание от сети переменного тока частотой 50 Гц е напряжением 380 В. По специальному заказу предусматривается изготовление оборудования на номинальное напряжение сети 660 В, а для оборудования с потребляемой мощностью до 50 кВА - на напряжение 220 В.

На экспорт оборудование выпускается на другие напряжения для сетей Чистотой 50 и 60 Гц. Максимальное вторичное напряжение холостого хода у сварочных машин не должно превышать 36 В; отношение вторичного максимального тока к минимальному должно быть не менее 1,8. Вторичный ток можно регулировать: ступенчато - изменением вторичного напряжения сварочного трансформатора 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 трансфюрмации при переходе со ступени 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 выводами первичной обмотки было не более 150% максимального первичного напряжения.

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

Машины должны быть снабжены отключающими устройствами, рассчитанными на максимальную мощность, соответствующую короткому замыканию электродов 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 машинах предусмотрена установка аппаратуры для компенсации колебаний напряжения питающей сети, то сварочный ток не должен изменяться при этом более чем на =t:5%.

ГОСТ 297-73 устанавливает, что допустимые отклонения фактического сварочного 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 сварочного тока должно отличаться от номинального не более чем на =t 10%. Отклонение фактического усилия сжатия или осадки при номинальных условиях не должно отличаться от номинальной величины более чем на i:8%.

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

9мктрйческае характеристики маШин

fe*o 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/см. 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 консольном 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 - адя 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 шовных машин под воздействием номинального усилия. При безударной нагрузке эти смещения должны быть не более указанных в табл. 1.

t. Предельные значения вертикального смещения электродов, мм

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 толщины 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 электродов. 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 5i = Vilx> где Их - напряжение питающей сети; /j - 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~ 2э. 2 CPObi ток, /?э. э - сопротивление на участке электрод-электрод.

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

Общее сопротивление при сварке с учетом схемы замещения

ZcB = /9 + /?1 + /2)2 + {Х\ - Х2)2,

где R{ и X i - соответственно активное и индуктивное сопротивления первичной

обмотки сварочного трансформатора, приведенные ко вторичной обмотке; Vi Ху- соответственно активное и индуктивное сопротивление сварочного контура.

18 16 ?4 12 10

6-я ступень

Рис. 1. Нагрузочная характеристика машины МТ-1618 для вылета электродов 220 мм

Рис. 2. Внешняя характеристика машины МТ-1217

1-я ступень

ЮО П0йэ.э,пк011

5000

10000 h.A

Мощность, потребляемая машиной из сети.

Si = t/i/l = kllZcb,

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

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

Сварка деталей на данной машине возможна при следующем условии-

О пригодности конкретной машины для сварки того или иного материала можно судить по нагрузочной /3= f {Rs.b) или внешней f/2 = / (г) характеристикам, 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 рисунке приведены линии сопротивлений деталей минимальных OA 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 вторичных напряжениях и больших токах (от 5 до 100 кА). Обычно вторичная обмотка

состоит из одного или реже двух витков. Для уменьшения габаритов и массы трансформаторов вторичная обмотка охлаждается водой. Для снижения индуктивности первичную и вторичную обмотки располагают на одном стержне. Большие вторичные и соответствующие им первичные токи, а также работа в повторно-кратковременном режиме вызывают значительные электродинамические нагрузки, для восприятия которых предусмотрена повышенная жесткость и прочность конструкции.

Сварочный трансформатор машин для контактной сварки состоит из магнитопровода (сердечника), первичной обмотки, вторичного витка и устройства, фиксирующего обмотки относительно магнитопровода. Магнитопроводы применяют двух типов: стержневые и броневые. Иногда применяют кольцевые магнитопроводы, которые являются разновидностью стержневых магнитопроводов. Наиболь-

Рис. 3. Магнитопроводы сварочных трансформаторов:

а - шихтованный Г-образный; б - шихтованный Ш-образный; в шихтованный кольцевой; г - витой Ш-образный

шее распространение получили броневые магнитопроводы, обеспечивающие неко* торую экономию стали, уменьшение потоков рассеяния и, главное, обеспечивающие более надежное закрепление обмоток относительно магнитопровода,

Магнитопроводы трансформаторов собирают из пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм, имеющих прямоугольную П-образнудили Ш-образную форму (рис. 3, а-в).

Все большее распространение начинают получать витые магнитопроводы из ленточной холоднокатаной электротехнической стали (рис. 3, г), обеспечивающие возможность создания компактных трансформаторов в результате повышения индукции. Трансформаторы с такими сердечниками имеют высокие экономические и эксплуатационные показатели.

Пакеты магнитопроводов, набранных из отдельных пластин, стягиваются между двумя сварными или литыми рамками с помощью изолированных шпилек. Рамы предназначены для установки и закрепления трансформаторов на станинах сварочных машин.

Первичные обмотки трансформаторов бывают двух типов: цилиндрические н дисковые - и изготовляются из обмоточного медного провода круглого или прямоугольного сечения.

Цилиндрические обмотки (рис. 4, а) используют в трансформаторах малой мощности с низким вторичным напряжением (большим числом витков); они состоят из одной или нескольких многослойных катушек. В каждом слое расположены несколько витков. Если обмотки трансформатора имеют воздушное охлаждение, то в катушках предусматривают каналы охлаждения.

Наибольшее распространение получили дисковые катушки (рис. 4, б), так как они обладают по сравнению с цилиндрическими рядом преимуществ: меньшей индуктивностью, простотой выполнения отводов, лучшими условиями для тепло-отвода к охлаждаемым водой вторичным виткам, лучшим использованием обмоточного провода и т. п.

Изготовляют дисковые катушки нз провода прямоугольного сечения с изоляцией между витками. Вторичные обмотки в трансформаторах с дисковыми обмот

Оборудование для контактной сварки

ками состоят из одного или нескольких параллельно соединенных дисков, изготовленных нз листовой меди. К концам дисков припаивают медные колодки, а по периметру - трубки для водяного охлаждения. В некоторых случаях применяют 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 сварочные трансформаторы с o6MotKaMH, залитыми эпоксидным компаундом в один монолитный блок. Такая конструкция улучшает условия охлаждения обмоток,

Рис. 4. Первичные обмотки сварочных трансформаторов: а - цилиндрическая; 6 - дисковая

-о у, 0-

-0,0.

Рис. 5. Схемы секционирования первичных обмоток трансформаторов

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

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

В зависимости от назначения и мощности сварочных трансформаторов применяют различные схемы секционирования обмоток. При этом необходимо выполнять 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 напряжение между двумя любыми другими точками не превысит более чем на 50% напряжение питающей сети Ui- Схемы, изображенные на рис. 5, б и в (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

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА

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

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

Рис. 6. Фильтр-влагоотделитель БВ-41:

П - подвод сжатого воздуха; О - выход; / - стакан; 2 - корпус; 3 - отражатель} 4 - металлокерамический фильтр; 5 - заслонка; € - запорный клапан

Рис. 7. Маслораспылитель БВ-44:

Л - подвод сжатого воздуха; О - выход; 1 - стакан; 2 - корпус; S - колпак; 4 - трубка; 5 - дроссель; 6 - всасывающая трубка; 7 - шариковый клапан; 8 - распылитель

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

Давление сжатого воздуха, подаваемого в пневмоприводы машин, регулируют с помощью редукционных пневмоклапанов, которые выпускают по ГОСТ 18468-73.

Для управления подачей сжатого воздуха в камеры пневмоцилиндров исполь-вуют воздухораспределители различных систем. Чаще применяют воздухораспределители с электропневматическим управлением - электропневматические клапаны. На рис. 8 изображен двухпозиционный четырехходовой распределитель с односторонним электропневматическим управлением типа КЭП-15, предназначенный для машин контактной сварки. Б 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?