Климов А.С., Смирнов И.В. Основы технологии и построения оборудования для контактной сварки

Подождите немного. Документ загружается.

211

перемещению. Машина, выполненная по такой схеме, вваривает, например, пе-

регородки в одну из половин топливного бака зерноуборочного комбайна.

Рис. 7.2. Варианты компоновок электросварочной части

На рис. 7.2 д изображена схема двухколонной машины прессового типа.

Сварочные трансформаторы 4 и приводы усилия сжатия 2 установлены на раме

212

3, опирающейся на колонны 1 и 5. Машины по этой схеме выполняются с одно-

сторонним токоподводом либо с двусторонним, с косвенным подводом тока.

Распространенным техническим решением является использование в

многоэлектродных точечных машинах сварочных клещей (рис. 7.2 е) различно-

го конструктивного оформления.

На рис. 7.2 ж показана схема машины, выполненной на базе С-образного

унифицированного пресса со станиной консольного типа.

На рис. 7.2 з дана схема многоэлектродной машины, предназначенной

для сварки изделий, требующих введения в их полость дополнительных элек-

тродов с целью приварки деталей, расположенных по обеим их сторонам (бал-

ки, рамы, фермы и прочие изделия, изготовляемые из гнутого профиля). Сварка

производится поочередно верхними 1 или нижними 4 электродами с помощью

вводимых между ними промежуточных электродов 2 и 3. Сжатие свариваемых

деталей осуществляется приводом 5.

Описание многоэлектродной контактной сварочной машины на базе

П-образного пресса

Конструктивно машина (рис. 7.3) состоит из следующих основных узлов:

- пресс П-образный;

- оснастка верхняя;

- оснастка нижняя;

- каркас;

- система вентиляции;

- съемник готовых деталей;

- электрооборудование;

- система охлаждения;

- система смазки.

Пресс П-образный сварочный представляет

собой механизм, предназна-

ченный для применения при массовом производстве деталей и узлов, получае-

мых при помощи точечной сварки с использованием специальной быстросъем-

ной сварочной оснастки. На прессе монтируется каркас со сварочной оснаст-

кой, система вентиляции, на антресоли пресса расположены шкафы электро-

оборудования, пневмопанель.

Оснастка верхняя 1 представляет собой группу механизмов, предназна

ченных для сварки деталей.

Верхняя оснастка состоит из кронштейнов, на которых размещены сва-

рочные группы, трансформаторы и перемычки между ними и сварочными

группами. Сварочные группы представляют собой подвижные сварочные пис-

толеты, закрепленные на каретке. Сварочные группы предназначены для про-

становки сварных точек. В качестве привода сварочной оснастки использованы

универсальные пневмоцилиндры

и каретки. Перемещение сварочных пистоле-

тов обеспечивается пневмоцилиндрами.

Оснастка нижняя 2 состоит из ложементов, на которые укладываются

свариваемые детали, прижимов для их точной фиксации, контрэлектродных

213

плит с электродами и перемычек между контрэлектродными плитами. Все эле-

менты нижней оснастки смонтированы на одной плите, устанавливаемой на

нижнюю плиту каркаса. Привод прижимов пневматический.

Рис. 7.3. Многоэлектродная контактная сварочная машина на базе 4-х стоечного

П-образого пресса

Съемник предназначен для автоматического перемещения свариваемой

детали с поста сварки на склиз и далее в оборотную тару. Съемник представля-

ет собой кронштейн с приводом от пневмоцилиндра.

Каркас предназначен для монтажа сварочной оснастки - верхней и ниж-

ней. Каркас представляет

собой две плиты: верхнюю и нижнюю, соединенные

между собой стойками, передними и задними.

Электрооборудование машины 3 состоит из шкафа главного выключателя

(ШГВ), шкафа тиристоров (ШТ), шкафа управления (ШУ), пульта управления,

переносного пульта, клеммных коробок вспомогательных соединений, коробки

214

освещения, 2-х силовых коробок, сварочных трансформаторов, конечных вы-

ключателей, пневмопанели с электромагнитными клапанами.

Шкаф главного выключателя, шкаф тиристоров и шкаф управления рас-

положены на антресоли машины, остальная аппаратура расположена на борту

машины в местах, соответствующих технологическим требованиям. Шкаф

главного выключателя представляет собой унифицированный узел, в котором

установлены: вводной автоматический выключатель, силовой

контактор, про-

межуточное реле и понижающий трансформатор. Элементы шкафа, необходи-

мые для подключения к общей схеме управления машиной, выведены на

клеммную коробку.

Шкаф тиристоров представляет собой также унифицированный узел, в

котором имеются: регуляторы циклов сварки, панель тиристоров, на которой

расположены силовые тиристоры и элементы защиты тиристоров от перена-

пряжений, панель

электроаппаратуры с коммутационной аппаратурой защиты

от короткого замыкания цепей управления, шкафа тиристоров и регуляторов

цикла сварки, аппаратурой управления и питания, реле протока, воды для ох-

лаждения тиристоров.

Электрическая схема машины обеспечивает процесс сборки и сварки де-

тали в соответствии с технологическим процессом. Работа исполнительных ор-

ганов машины регламентирована циклограммой. Структура

схемы выполнена

таким образом, что позволяет осуществлять работу в наладочном и автоматиче-

ском режимах, обеспечивает учет сваренных деталей, осуществляет защиту от

перегрузок, коротких замыканий. Электрическая схема подразделяется на сило-

вую сварочную цепь и цепь управления технологическим циклом. Управление

схемой осуществляется от кнопок и переключателей, установленных на пультах

управления.

Пневматическая система машины

предназначается для перемещения ка-

реток, групп сварки, привода клещей и сварочных пистолетов, прижима детали

и перемещения сьемника. Пневматическая схема состоит из двух пневмопане-

лей, расположенных на антресоли линии, исполнительных цилиндров, соедини-

тельных трубопроводов и гибких рукавов. Перемещение штоков всех пневмо-

цилиндров обеспечивается четырехлинейным распределителем с одно или

двухсторонним электрическим управлением.

Регулировка давления в пневмо-

цилиндрах сжатия клещей и пистолетов осуществляется редукционными кла-

панами. Реле давления подают команду на выполнение цикла сварки по дости-

жению необходимого давления в пневмоцилиндрах. Регулировка скорости пе-

ремещения штока пневмоцилиндра осуществляется с помощью дросселей. Кон-

троль давления в системе осуществляется с помощью манометров через селек-

тор давления

Система охлаждения предназначена для отвода тепла от нагруженных то-

коведущих частей вторичного контура машины. Охлаждению подвергаются

сварочные трансформаторы, клещи, пистолеты, контрэлектродные плиты, шкаф

тиристоров. Охлаждение осуществляется рекуперационной водой давлением до

0,4 МПа. На входном трубопроводе установлен фильтр для очистки воды от

механических примесей. Давление на входе контролируется по манометру. Ус-

215

тановлена система защиты, срабатывающая при снижении давления в сети ни-

же допустимого. В этом случае обесточивается система управления машиной и

цикл сварки прерывается. На выходящем трубопроводе установлен расходо-

метр для визуального контроля расхода охлаждающей воды. Подвод воды к ох-

лаждаемым элементам и ее отвод осуществляется параллельным способом с

помощью гибких резиновых

рукавов. Подводящие и отводящие коллекторы,

арматура с малыми сечениями выполнены из цветного металла с целью умень-

шения зарастания отверстий.

Система смазки машины предназначена для дозированной подачи сма-

зочного материала к трущимся парам. Система смазки автоматическая, одно-

магистральная, периодического действия на последовательных питателях.

7.5. Вторичный контур многоэлектродных машин

Каждая многоэлектродная машина имеет два и более вторичных контура,

на конструктивное оформление которых влияют различные факторы, в частно-

сти, назначение машины, конструктивные особенности свариваемого изделия,

сочетание свариваемых толщин, взаимное расположение свариваемых деталей,

рабочий цикл машины, расположение сварных швов на изделии, конструкция

кондукторов и кареток подающих устройств и пр. Вторичные контуры много-

электродных машин состоят из токоведущих элементов, электрически связы-

вающих выводные колодки вторичных витков сварочных трансформаторов со

сварочными электродами. Такими элементами являются электрододержатели,

жесткие и гибкие шины.

7.5.1. Электроды, электрододержатели и гибкие шины

В многоэлектродных точечных машинах применяются в основном пря-

мые электроды по ГОСТ 14111-90, однако нередко используются и специаль-

ные электроды, установленные в электрододержателях, которые, в свою оче-

редь, закреплены на изолированных конусах пневмоприводов усилия сжатия.

Электрододержатели (рис. 7.4) многоэлектродных машин изготовляются из

хромовой бронзы БрХ или никелебериллиевой бронзы НБТ. Наиболее простые

электрододержатели

показаны на рис. 7.4 а-д. Для крепления электрододержа-

теля, показанного на рис. 7.4 е, используется переходная стальная деталь

, ко-

ническая часть которой вставляется в изолированное коническое отверстие

пневмоцилиндра

привода усилия сжатия и крепится болтом

. К детали

болтом

прикреплен собственно электрододержатель

, который зафиксирован

от возможного поворота вокруг оси двумя цилиндрическими штифтами

Электрододержатель

имеет каналы

для подвода и отвода охлаждающей во-

ды, а также одно резьбовое отверстие

для крепления гибкой шины

. Трубка

, подводящая охлаждающую воду к сварочному электроду

, крепится в

216

электрододержателе стопорным винтом, фиксирующим специальную втулку

на гладком конце трубки

Система нижних электродов многоточечных машин зависит от принятой

схемы сварки. При двусторонней нормальной сварке она не отличается от при-

нятой в обычных точечных машинах. На многоточечных машинах для сварки

тонколистовых сталей чаще применяется односторонний подвод тока. Система

нижних электродов и токоподводов должна, кроме восприятия усилий от электро-

дов, обеспечивать минимальное

шунтирование тока. В простейшем случае

нижний электрод представляет собой изготовленную из меди или электродных

сплавов сплошную шину (токоподвод), форма которой соответствует сваривае-

мой детали. Такая конструкция не получила широкого применения из-за мест-

ных износов под электродами, восстановление которых требует перестрожки

всей поверхности или местной наплавки. Наиболее целесообразными конст-

рукциями являются

такие, в которых изнашивающуюся часть можно быстро

сменить.

Часто применяются конструкции со сменными плоскими блоками

(рис. 7.5 а-е) из электродных сплавов на две или четыре точки. Компенсировать

их износ (допустимый износ 4…6 мм) можно специальными стальными про-

кладками или болтами. В месте постановки точек в блоках можно устанавливать

и сменные электроды с креплением на резьбе с контргайкой (рис. 7.5 г), или про-

сто на резьбе или конусе (рис. 7.5 д). При креплении на резьбе съем электродов

затруднен из-за возможного смятия резьбы; электроды на конусах сложнее по-

догнать по плоскости из-за их разной посадки по высоте. Иногда применяют

электроды с цилиндрическими хвостовиками, но их основной недостаток – под-

горание в местах контакта.

Нижние электроды при любой их конструкции следует охлаждать. Систе-

му их охлаждения удобнее всего монтировать в основании электродов

(рис. 7.5 е), если они изготовлены из бронзы. Если основание стальное, охлаж-

дают непосредственно держатель электродов (рис. 7.5 ж). При сварке сложных

объемных конструкций нижние электроды монтируются на подвижных основа-

ниях, установленных в необходимое положение механизмами с пневматическим

или гидравлическим приводом. Конструкция электродов остается той же.

После установки электроды тщательно подгоняют по профилю детали или

по специальным мастер-макетам, так как хорошее прилегание детали необходи-

мо для обеспечения стабильного качества и минимального коробления.

Верхние электроды многоточечных машин аналогичны применяемым на

универсальных точечных машинах. Их лучше крепить в электрододержателях на

концах соосно с осью штока сварочного пистолета. Электроды устанавливают

нормально к свариваемой поверхности. Допускается отклонение не более 7…8°.

Электрододержатель имеет площадку для крепления гибкого элемента, со-

единяющего его

с вторичным витком сварочного трансформатора.

217

Рис. 7.4. Электрододержатели

многоточечных контактных машин

Соединение вторичных витков трансформаторов со сварочными пистолета-

ми осуществляется специальными соединительными элементами: жесткими, по-

лужесткими и гибкими. Жесткие соединения изготовляют из листа, круглого

стержня или толстостенной трубы. Последние, изготовленные из красной меди,

более целесообразны, так как их легко изгибать в разных плоскостях. Для

уменьшения сечения их охлаждают. Витки сплошного сечения

охлаждают во-

дой, пропускаемой через припаянную трубку, а в трубчатых сечениях использу-

ют внутреннюю полость. Полужесткими соединительными элементами из медной

фольги соединяют вторичный виток с электрододержателями, обеспечивая воз-

218

можность их перемещения. Участок вторичного контура, соединяющий вторич-

ный виток трансформатора с электрододержателем, может быть гибким, выпол-

ненным из многожильного кабеля, заключенного в оболочку из прорезиненной

ткани и двух соединительных клемм. Если кабели образуют контур, обязательно

их охлаждение проточной водой. Из приведенных конструкций предпочитают сис-

тему с полужестким элементом, ограничивая его

размеры до пределов, обеспе-

чивающих достаточную гибкость.

Рис. 7.5. Системы крепления сменных нижних электродов на токоподводах мно-

готочечных машин

7.5.2. Сварочные трансформаторы

В многоэлектродных машинах используются малогабаритные однофаз-

ные сварочные трансформаторы, устанавливаемые в непосредственной близо-

сти от сварочных электродов. Трансформаторы многоэлектродных машин в

отличие от трансформаторов, применяемых в других типах контактного сва-

рочного оборудования, имеют незначительную глубину регулирования вто-

ричного напряжения (отношение 1:1,5) при числе ступеней регулирования

3…5. Как правило, в многоэлектродных машинах каждая пара сварочных элек-

тродов питается от своего трансформатора; если трансформатор имеет два вто-

ричных витка, то питание возможно от каждого вторичного витка. Однако не-

редко встречается вариант питания двух вторичных контуров от одного вто-

219

ричного витка сварочного трансформатора (при одностороннем подводе тока),

при этом электроды обоих контуров соединены параллельно, а их приводы

сварочного усилия управляются двумя пневмораспределителями (или гидрав-

лическими золотниками), поочередно сближающими электроды для сварки.

Первичные обмотки всех трансформаторов многоэлектродных машин разбиты

на группы и подключаются к трехфазной сети через игнитронные или тири-

сторные контакторы.

В машинах с большим вторичным контуром (гидроматиках и электрома-

тиках) трансформаторы должны иметь большое вторичное напряжение. На ГАЗе

для машин типа «электроматик» используют трансформаторы завода «Элек-

трик» ТК150 мощностью 150 кВА при ПВ = 25 %. Максимальное вторичное на-

пряжение такого трансформатора достигает 17...25 В при последовательном

включении двух вторичных витков. Характеристики типовых трансформаторов

МТМ приведены

в табл. 7.5.

Таблица 7.5

Технические характеристики малогабаритных сварочных трансформато-

ров для многоточечных машин завода «Электрик»

Показатели ТК32-07 ТК32-09-3

Напряжение первичной обмотки, В 360 360

Частота тока, Гц 50 50

Число ступеней регулирования 3 3

Мощность на номинальной ступени 150 320

ПВ, % 3 1,2

Продолжительная мощность на но-

минальной ступени, кВА

26 35

Пределы регулирования вторичного

напряжения холостого хода, В

5…7,5 7,5…9,5

Ток на номинальной ступени, кА 32 32

Габаритные размеры, мм 560х160х252 635х160х252

Вес, кг 103 130

Для снижения потребляемой мощности многоэлектродных машин ис-

пользуется поочередное групповое включение сварочных трансформаторов.

Симметричная загрузка питающей сети обеспечивается равномерным подклю-

чением сварочных трансформаторов по фазам.

В многотрансформаторных машинах со сравнительно небольшим конту-

ром трансформаторы отличаются мощностью и вторичным напряжением.

Фирма «Сияки» рекомендует трансформаторы, имеющие сравнительно не-

большое вторичное напряжение, так как их вторичный контур небольшой и

расположены они близко к сварочным пистолетам. Отличительная особен-

ность их – неразборная конструкция. Трансформатор, как обычно, имеет два

вторичных витка и, следовательно, четыре вывода, соединенные с двумя пара-

ми сварочных пистолетов.

Такая конструкция сварочного трансформатора с двумя вторичными вит-

ками существенно расширяет возможность регулирования его вторичного на-

пряжения холостого хода. При параллельном включении вторичных обмоток

220

(рис. 7.6 а) вторичное напряжение холостого хода

2хх

остаётся как и одного

трансформатора (порядка 5 В), а сварочный ток увеличивается приблизительно

в 1,5 раза. Такое соединение применяется, когда требуется повышение жёстко-

сти режима сварки. При последовательном включении вторичных обмоток

(рис. 9.6 б) получаем один трансформатор с двумя вторичными витками, что

приводит к увеличению

2хх

почти в два раза, это даёт возможность вести нор-

мальную сварку при повышенном сопротивлении вторичного контура. При

раздельном использовании вторичных витков (рис. 7.6 в) от каждого вторично-

го витка запитывается по одной паре сварочных пистолетов, что приводит к

увеличению производительности сварки и уменьшению числа используемых

трансформаторов.

а) б) в)

Рис. 7.6. Способы соединения вторичных обмоток сварочного трансформатора

МТМ: а) параллельно; б) последовательно; в) раздельно

Для прерывания первичной сети применяются игнитронные включатели

как синхронные, так и асинхронные. Лучшие результаты дают прерыватели с

модуляцией тока в начале цикла. Мощность прерывающего устройства зависит

от мощности и количества одновременно работающих сварочных трансформа-

торов. При низкой мощности малогабаритных трансформаторов одновременно

их можно включать одним контактором до 3 шт. В машине с большим числом

свариваемых точек применяется групповое включение трансформаторов с це-

лью снижения одновременно потребляемой мощности из сети. Отдельные

группы трансформаторов в подготовительном этапе вводятся электромагнит-

ными контакторами. Игнитронные включатели используются для последова-

тельного управления работой нескольких групп сварочных трансформаторов.

В небольших многоточечных машинах используют обычные четырех-

диапазонные электронные реле, применяемые для управления работой универ-

сальных точечных машин. В больших многоточечных машинах время сварки

отсчитывается однодиапазонными электронными реле времени. Машины этого