книги / Сварка в машиностроении. 4
.pdfохлаждения, 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:
1 — подвеска ползуна; 2 — корректор ползуна; 3 — корректор о |
плавающим винтом; |
4 — рельс; б — мундштуки; 6 — передний ползун; 7 — тележка |
для установки авто |
мата |
|
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.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бельфор М. Г., Патон В. Е. Оборудование для дуговой н шлаковой сварки я наплавки. М., Высшая школа, 1974. 256 с.
2.Патон Б. Е., Лебедев В. К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. М., Машиностроение, 1966. 359 с.
3.Сварочное оборудование. Каталог-справочник. Отв ред. А. И. Чвертко. Киев, Паукова думка, 1968, ч. 2. 388 с.
4.Сварочное оборудование. Каталог-справочник. Отв. ред. А. И. Чвертко. Киев,
Наукова думка, 1972, ч. 3. 196 с.
5. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением/Под ред. акад. Б. Е. Патона. М., Машиностроение, 1974. 768 с.
6. Хренов К* К* Сварка, резка и пайка металлов. М., Машиностроение, 1973.
408о.
7.Электрошлаковая сварка/Под. ред. акад. Б. Е. Патона. М. -=-К.» Машгиз, 1959.
410 а 6
6 Под ред. Ю. Н. Зорина
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 —
многоэлектродная М, либо |
характеристику |
сварочного тока — с выпрямлением |
во вторичном контуре В, |
конденсаторная |
К и т. д. |
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
Функциональные схемы основных типов машин. Классификация |
163 |
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
на |
группы |
и классифицировано: |
4) |
A. По |
виду сварки — для сварки: 1) точечной; 2) рельефной; 3) шовной; |
стыковой. |
||
|
Б. По |
характеру установки: 1) стационарное; 2) передвижное. |
|
B. По типу привода: 1) с рычажным; 2) с пружинным; 3) с электромехани |
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
эти смещения должны быть не более указанных в табл. |
1. |
|||
1. Предельные значения вертикального смещения электродов, мм |
||||
|
|
|
Машины |
|
Номинальный вылет, |
мм |
точечные прессового |
точечные радиального |
|
|
|
|
||
|
|
|
типа |
типа и шовные |
До |
500 |
|
1,2 |
1,5 |
От |
600 до 1200 |
|
1.6 |
2.0 |
Св. |
1200 |
|
2,5 |
2,5 |
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
|
Z CB = |
/ ( Я э . 9 + |
R i + Я 2)2 + ( X i - |
Х 2)2, |
|
||
где |
и Х\ — соответственно активное и индуктивное сопротивления первичной |
||||||
обмотки сварочного трансформатора, |
приведенные |
ко |
вторичной |
обмотке; R* |
|||
и Xt — соответственно |
активное |
и |
индуктивное |
сопротивление |
сварочного |
||
контура. |
|
|
|
|
|
|
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:
П |
— подвод сжатого воздуха; О — выход; 1 — стакан; 2 — корпус; 3 — отражатель) |
4 |
— металлокерамическнй фильтр; 5 — заслонка; 6 — запорный клапан |
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
руют |
с помощью редукционных пневмоклапанов, которые выпускают по |
ГОСТ |
18468—73. |
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-