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

Подождите немного. Документ загружается.

221

типа обычно работают на режимах умеренной жесткости. Взаимодействие всех

элементов схем небольших машин обеспечивают четырехдиапазонные элек-

тронные реле. Иногда применяют многокулачковые реле. В большинстве слу-

чаев программа работы машины обеспечивается целой системой концевых вы-

ключателей, реле давления и электронных реле времени.

7.5.3. Охлаждение токоведущих элементов

Конструкция элементов системы охлаждения многоэлектродных машин

не отличается принципиально от конструкций соответствующих элементов

машин общего назначения. Система охлаждения многоэлектродных машин

имеет, как правило, 4…10 ветвей охлаждения, которые для удобства эксплуа-

тации маркируются. Каждая ветвь охлаждения имеет на сливе краник, которым

осуществляется регулирование расхода воды. Охлаждению подлежат токове-

дущие элементы вторичного контура (электроды с электрододержателями и

иногда шины) и вторичные витки сварочных трансформаторов.

Расход охлаждающей воды дается в паспорте машины, однако прибли-

женно можно считать, что на 1000 свариваемых точек (или рельефов) требует-

ся около 1 м

охлаждающей воды.

7.5.4. Пример схемы вторичного контура многоэлектродной машины

Вторичный контур МТМ (рис. 7.7) состоит из сварочных трансформато-

ров с двумя вторичными витками 1, которые подключаются к сети своими пер-

вичными обмотками через тиристоры (или игнитроны) с блоками поджигов 2,

вторичные обмотки трансформаторов посредством гибких токоподводов 3 со-

единяются с электрододержателями сварочных пистолетов 4. На нижней плат-

форме установлены плиты с

контрэлектродами 5, соединённые гибкими пере-

мычками 6 таким образом, чтобы сварочный ток проходил через оба пистолета

пары вторичного витка сварочного трансформатора.

222

Рис. 7.7. Вторичный контур МТМ

7.6. Приводы усилия сжатия многоэлектродных машин

Приводы усилия сжатия обеспечивают в необходимых пределах значение

одного из основных параметров режимов контактной сварки, а именно: усилия

сжатия между сварочными электродами. Основными видами приводов усилия

сжатия являются пневматические, гидравлические и пневмогидравлические.

Пневмоприводы рассчитаны на работу при избыточном давлении сжато-

го воздуха питающей сети до 1,2…1,6 МПа. В качестве уплотнений подвиж-

ных соединений применяются манжеты V-образного профиля по ГОСТ

6678-72, а для неподвижных – кольца круглого сечения по ГОСТ 9833-73. На

рис. 7.8 представлен четырехкамерный пневмопривод усилия сжатия, обеспе-

чивающий усилие до 400 даН при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа. Подоб-

ная конструкция пневмопривода обеспечивает сравнительно высокое значение

сварочного усилия при относительно малом диаметре пневмоцилиндра, что

позволяет осуществлять сварку точечного рядного шва с шагом 60…70 мм.

223

Рис. 7.8. Четырёхкамерный пневмопривод сжатия

Двухкамерный пневмопривод усилия сжатия (рис. 7.9 б) работает «на сжа-

тие» двумя камерами и «на подъем» – одной. Перемещение штока поршня 2

хорошо направлено расточками в крышки 1 и 3, причем паз 6 в крышке 1 пред-

отвращает поворот штока вокруг вертикальной оси. Крышки 1,3 и 4 фиксиру-

ются штифтами 5. Коническое отверстие в штоке поршня предназначено для

крепления электрододержателя (см. рис. 7.4). Разборка пневмоцилиндра воз-

можна при вынутых стопорных штифтах 5. Пневмоприводы усилия сжатия по-

добной конструкции находят применение в многоэлектродных машинах прес-

сового типа и крепятся на балках электросварочных частей.

В табл. 7.6 представлены параметры унифицированных пневмоприводов

усилия сжатия, разработанных в соответствии с ОСТ 16.0.539.015-75. Стандарт

предусматривает четыре типа конструктивного исполнения двух- и четырех-

ступенчатых пневмоприводов с различными диаметрами цилиндра и ходами

штока поршня. Тип конструктивного исполнения определяет также способ

крепления пневмоцилиндров усилия сжатия на балках электросварочных ча-

стей, расположение каналов для подвода сжатого воздуха и конструктивное

оформление выходной части штока пневмоцилиндра.

В табл. 7.7 приведены данные расчета максимального числа пневмопри-

водов усилия сжатия многоэлектродных машин, включаемых параллельно от

одного пневмораспре-делителя, для проходных сечений D

=16 и 25 мм при дав-

лении сжатого воздуха 0,5 МПа и времени срабатывания 0,5 с.

Наибольшее распространение получили конструкции с прямолинейным хо-

дом, называемые сварочным пистолетом (рис. 7.9). Они состоят из цилиндра; к што-

ку поршня крепится электрододержатель, к которому подводится гибкая шина от

сварочного трансформатора.

Для обратного хода служат возвратные пружины (рис. 7.0 а, г) или применя-

ется цилиндр двойного действия (рис. 7.10 б, в, д). Последняя конструкция более

надежная, так как обратное усилие в этом случае больше.

Простейший тип пистолета с пневматическим приводом (рис. 7.10 а) для

сварки соединений с шагом не менее 100 мм при однорядном расположении точек.

Рабочий диаметр пистолета 75 мм, что позволяет создать на электродах усилие 1,8 кН

при давлении воздуха в сети 0,55 МПа. Пневматический двухпоршневой пистолет

двойного действия (рис. 7.10 б) изготовляют с наружным диаметром 50, 57, 63 и 76 мм;

224

при давлении воздуха 0,47 МПа на штоке создается усилие 1400, 1750, 2400 и 3600 Н.

В зависимости от назначения выбирают пистолеты с разным ходом (160…390 мм).

Пистолет имеет два поршня 1 и 4, расположенные на штоке 2 и перемещающиеся в

цилиндре 3. Сжатый воздух подается через отверстие 7 или 10 (одно из них должно

быть закрытым) при открытом отверстии 9. Вначале воздух поступает только в камеру

под верхним поршнем, а затем по мере перемещения штока 2 вниз – в камеру под

нижним поршнем. Этим достигается более плавное перемещение электрода к изде-

лию.

Рис. 7.9. Двухкамерный пневмопривод сжатия

Для обратного хода сжатый воздух подается через отверстие 11 в камеру под

верхним поршнем. При отверстиях 7 и 10, сообщенных с атмосферой, будет осущест-

вляться движение штока вверх под усилием, вдвое меньшим, чем при сварке. Гайка 9

на хвостовике 8 служит для закрепления пистолета на станине машины. Хвостовик 6

используется для закрепления электрододержателя 12; лыски 5 на штоке препятствуют

его вращению. При необходимости получения большего усилия в пистолетах анало-

гичной конструкции применяют повышенное давление воздуха до 1…1,6 МПа. Ана-

логичную конструкцию имеет двухпоршневой пистолет, применяющийся на заводе

ГАЗ. К станине машины он крепится верхней крышкой цилиндра (рис. 7.10 в).

225

Таблица 7.6

Параметры пневматических приводов сжатия по ГОСТ

Двухступенчатый пневмопри-

вод

Четырёхступенчатый пнев-

мопривод

Наружный

диаметр ци-

линдра, мм

Внутренний

диаметр ци-

линдра, мм

Наибольший

ход штока,

мм

Длина цилинд-

ра, мм

Наибольшее

усилие на

штоке*, кН

Длина ци-

линдра, мм

Наибольшее

усилие на

штоке*, кН

51 45

100

151

179

297

261

301

1,48

302

346

454

522

602

2,9

57 50

100

151

179

297

261

301

1,85

302

346

454

522

602

3,7

63 56

100

151

179

297

261

301

2,36

302

346

454

522

602

4,7

76 70

100

151

179

297

261

301

3,7

302

346

454

522

602

7,4

* При давлении сжатого воздуха 0,617 МПа

Таблица 7.7

Максимальное число пневмоприводов сжатия, запитываемых от одного

пневмораспределителя

На рис. 7.10 г приведена конструкция гидравлического пистолета с возвратной

пружиной, используемого на многоточечных машинах. Шток 6 и электрододержатель

1 изолированы от металлического корпуса 3 направляющей втулкой 2 и поршнем 7,

изготовленными из текстолита. Возвратная пружина 4 изолирована от штока втулкой

5. Крышка уплотнена медным кольцом 10. Рабочая часть цилиндра обработана хонин-

гованием с допуском +0,015 мм. Пистолеты рассчитаны на рабочее давление 6,5 МПа

при испытании их на давление 15,0 МПа. Манжета 8 поршня изготовлена из масло-

стойкой резины и фиксирована при сборке конической пружиной 9. Шток в поршне

закреплен штифтом 11, а концы отверстий закрыты заглушками 12 из пластмассы,

предохраняющими цилиндр от возможного задирания стальным штифтом. При внут-

226

реннем диаметре цилиндра 32 мм с учетом усилия сжатия возвратной пружины 900 Н,

сил трения и инерции на штоке при среднем давлении рабочей жидкости 5,0 МПа соз-

дается усилие 3 кН, вполне достаточное для сварки тонколистовой низкоуглеродистой

стали. Пистолет к станине машины крепится посредством вилки 13, приваренной к

корпусу.

Рис. 7.10. Сварочные пистолеты для многоточечных машин

227

Пистолеты с гидравлическим приводом обладают повышенной инерцией

главным образом за счет массы несжимаемой рабочей жидкости, находящейся в

системе. Это снижает подвижность

частей пистолета при осадке нагретого ме-

талла, снижает действительное усилие в месте сварки и приводит к выплескам.

Этот недостаток может быть устранен применением пружинных ком-

пенсаторов, «досылающих» электрод во время осадки нагретого металла. Одна

из таких конструкций сварочных пистолетов, применяющихся на заводах фирмы

«Форд» (США), приведена на рис. 7.10 д. Этот

пистолет имеет цилиндр двойного

действия. Рабочая жидкость подается под давлением через отверстие 1, давит на

поршень 3 и посылает его вниз. Поршень составляет одно целое с пустотелым

штоком 4, который упирается в обойму 5 и при упоре электрода через электродо-

держатель 8 в изделие сжимает спиральную компенсационную пружину 6. Элек-

трододержатель закреплен на штоке 7, который перемещается внутри пустоте-

лого штока 4. При рабочем ходе поршня 3 пружина 6 сжимается, обойма 5 упи-

рается в шайбу и далее в выточку штока 7. В момент размягчения металла при

сварке пружины 6 компенсатора «досылают» электрод, преодолевая лишь инер-

цию штока 7 и силы трения

, возникающие при его движении. Обратный ход

поршня осуществляется подачей жидкости в отверстие 9 и выпуском ее из от-

верстия 1. Пистолет хвостовиком 2 закреплен на станине машины. Вторичный

контур должен быть изолирован в местах крепления пистолета или электродо-

держателя.

При сварке сложных объемных конструкций не всегда удается разместить

пистолеты с прямолинейным

ходом, тогда применяют пистолеты типа клещей

или полуклещей. На рис. 7.11 а показаны полуклещи, элемент создания усилия

на которых – гидравлический одностороннего действия с прямолинейным ходом.

На рис. 7.11 б показаны полуклещи качающегося типа с пневматическим приво-

дом.

Рис. 7.11. Полуклещи для многоточечных машин

За последнее время некоторые европейские фирмы начали применять

пневматическую систему с давлением до 1,6 МПа, что позволяет получить не-

обходимые усилия почти при таких же внешних диаметрах рабочих цилиндров

пистолетов, как и при гидравлической системе. Сжатый воздух повышенного

давления получается путем дополнительного его сжатия еще в

одной ступени

компрессора, установленного на сварочной машине. Применение пневматики

228

вместо гидравлики уменьшает пожарную опасность за счет ликвидации масля-

ного тумана в зоне электродов при интенсивной работе машин, улучшает усло-

вия труда за счет отсутствия течи масла и загрязнения им свариваемых деталей

и электродов, улучшает динамическую характеристику привода. Машины с та-

кой системой создания усилия на электродах иногда называют пневматиками.

7.7.

Подающие устройства многоэлектродных машин

Сварка на многоэлектродных машинах связана с необходимостью раз-

личных перемещений зафиксированных на кондукторе (каретке) деталей: не-

обходимо подавать свариваемые детали с исходной позиции в зону сварки,

перемещать детали в зоне сварки, возвращать на исходную позицию готовое

изделие (либо продолжать движение «на проход» через машину), подавать

сваренное изделие к различным вспомогательным механизмам

(подъемные

устройства, толкатели, сбрасыватели и пр.). Существует обязательная связь

между конструкцией подающих устройств и конструкцией электросварочной

части машины. На конструктивное оформление подающих устройств много-

электродных машин влияют расположение и число сварных точек на изделии,

габариты изделия, расположение сварочных трансформаторов и пистолетов на

электросварочной части, вид токоподвода, положение баз фиксации сваривае-

мых деталей, наличие элементов изделия, затрудняющих доступ электродов к

местам сварки, и пр.

От вышеперечисленных и других факторов зависит выбор конструкции

подающих устройств, что, в свою очередь, влияет на трудоемкость изготов-

ления сварного изделия, производительность машины, удобство обслужива-

ния, ремонтопригодность и стоимость оборудования. Несмотря на многооб-

разие типов подающих устройств многоэлектродных машин, их можно клас-

сифицировать по следующим признакам:

- по виду движения изделия:

с поступательным перемещением изделия,

с поворотом изделия, с подъемом изделия, комбинированные;

- по принципу действия: непрерывного движения, шаговые;

- по виду привода: пневматические, гидравлические, элек-

тродвигательные, комбинированные;

- по нагруженности усилием приводов сжатия: воспринимающие уси-

лие сжатия, разгруженные.

Подающее устройство многоэлектродной машины для контактной свар-

ки состоит из следующих основных сборочных единиц:

каретки (кондуктора,

стола), привода перемещения, направляющих, вспомогательных механизмов

(фиксаторы, зажимные приспособления, упоры, подъемные механизмы и пр.).

На рис. 7.12 представлены некоторые схемы применяемых подающих

устройств многоэлектродных машин. Простейшее подающее устройство пока-

зано на рис. 7.12 а. Каретка 1 на подшипниках качения (или скольжения) связа-

на с приводным цилиндром 2, который перемещает ее в зону сварки и возвра-

щает на исходную позицию. Применение жестких внешних упоров по пути

229

движения каретки позволяет использовать этот тип подающего устройства для

шагового перемещения изделия. Перемещение каретки на подшипниках сколь-

жения используется в машинах с односторонним токоподводом, так как в этом

случае каретка оказывается нагруженной усилием пневмоприводов усилия сжа-

тия. В машинах с двусторонним или встречным токоподводом, как правило, ка-

ретка перемещается на подшипниках

качения (каретка разгружена).

Трехкамерный приводной цилиндр (рис. 7.12 б) обеспечивает перемеще-

ние изделия на два шага в одну сторону и возврат на исходную позицию, при

этом в камеру 3 подается сжатый воздух (или масло) более высокого давления,

чем в камеры 1 и 2.

Применение зубчатой рейки 5 (рис. 7.12 в), прикрепленной к

каретке 6,

собачки 2, установленной в ползуне 3 и связанной с приводным цилиндром 4,

позволяет осуществлять шаговое перемещение свариваемого изделия. Возврат

каретки на позицию загрузки выполняет цилиндр 1 в сочетании с различными

средствами для быстрого и плавного перемещения изделия и иногда – с тормо-

жением в конце хода.

При необходимости сочетания шагового

перемещения свариваемого из-

делия с его поворотом в зоне сварки или для сброса с кондуктора после сварки

применяется подающее устройство, схема которого приведена на рис. 7.12 г.

Поворот кондуктора 7 с изделием осуществляется вокруг оси 8 своим привод-

ным цилиндром (не показан). Шаговое перемещение изделия обеспечивается

набором собранных на валу 5

конических шайб 2, между которыми установле-

ны диски 6 диаметром, меньшим диаметра шайб 2, и разной толщины, что по-

зволяет при одном и том же ходе ползуна 4 с собачкой 3 получать разные шаги

кондуктора (за счет разной величины зазоров между зубом собачки и рабочей

поверхностью конической шайбы 2 перед каждым

очередным шагом). Возврат

кондуктора 7 в исходное положение обеспечивается цилиндром 1.

На рис. 7.12 д (вид в плане) показана схема подающего устройства маши-

ны с односторонним токоподводом при значительном числе приводов усилия

сжатия (следовательно, при значительной общей нагрузке на устройство) и при

большом ходе каретки. Особенностью схемы является использование скользя-

щей

опоры стола 2, обработанной на диаметре D, что позволяет перемещать

стол на значительные расстояния без заклинивания. Точность остановки стола

обеспечивают регулируемые жесткие упоры 1 и 3.

Для осуществления большой величины хода свариваемого изделия при-

меняется подающее устройство с электродвигательным приводом (рис. 7.12 е).

Схема электрического торможения электродвигателя в сочетании с путевыми

механическими упорами

и подпружиненной гайкой 2 позволяет выдерживать

величину шага каретки 1 с достаточной степенью точности, а также переме-

щать ее без толчков и ударов.

Для сокращения величины хода поршня приводного цилиндра при необ-

ходимости значительных перемещений свариваемого изделия находит приме-

нение подающее устройство, схема которого показана на рис. 7.12 ж. Зубчатое

колесо 2 связано

с зубчатыми рейками 1 и 3. Рейка 1 прикреплена к каретке 5, а

рейка 3 – к основанию машины. Нетрудно видеть, что каретка совершает пере-

230

мещение на расстояние, равное удвоенному ходу поршня цилиндра 4 (и с удво-

енной скоростью). Путевые жесткие упоры делают возможным использование

данного подающего устройства для шагового перемещения каретки.

Рис. 7.12. Схемы подающих устройств МТМ

На рис. 7.12 з приведена схема (в плане) подающего устройства с исполь-

зованием четырехпозиционного поворотного стола. Укладка свариваемых дета-

лей осуществляется на позиции 4. Позиции 1 и 5 – сварочные, позиция 3 пред-

назначена для съема (или сброса) готового изделия. Привод поворота стола

может быть выполнен электродвигательным, пневматическим (или гидравличе-

ским). Сварка

осуществляется электросварочными частями 2 и 6.