Совокупность основных параметров контактной машины является ее основной характеристикой.
Для машин общего назначения ГОСТ 297-80 устанавливает следующие основные параметры.
Наибольший вторичный ток. Это ток, который проходит во вторичном (сварочном) контуре при его коротком замыкании на максимальной ступени регулирования при номинальных значениях раствора и вылета сварочного контура. Вторичный контур включает в себя все токоведущие части, по которым протекает сварочный ток, в том числе и вторичную обмотку сварочного трансформатора.
При этом наименование ряда машин было изменено, хотя сами машины остались неизменными. Так, например, машины МТ-1222, МТ-1618, МТ-3201 стали обозначаться сейчас соответственно МТ-2202, МТ-1818, МТ-4019.
Несложно определить ориентировочно сварочный ток, который можно получить на данной машине при сварке тех или иных деталей, если известны активное и индуктивное сопротивления машины, вторичное напряжение сварочного трансформатора, которые следует приводить в паспортных данных машины, и ориентировочное сопротивление деталей.
Номинальный длительный вторичный ток I 2д.ном. В соответствии с ГОСТ 22990-78 «Машины контактные. Термины и определения» номинальное значение любого параметра, в том числе и рассматриваемого, является расчетным для машины и исходным для определения отклонений от этого значения при испытаниях и эксплуатации контактной машины.
Длительный вторичный ток – это условный ток, который при непрерывном его прохождении по вторичному контуру нагревает его части до той же температуры, что и реальный ток в повторно-кратковременном режиме.
Действующий длительный вторичный ток I 2д определяется соотношением
,
где ПВ – (tи/tц)100 –продолжительность включения, %; I 2 – действующий реальный вторичный ток со временем включения tии течение сварочного цикла tц.
Номинальное и (или) наименьшее и наибольшее усилия сжатия электродов соответственно F эл.ном, F эл.min, F эл.max –для точечных, шовных и рельефных машин.
Номинальный и (или) наименьший и наибольший вылет соответственно L ном, L min, L max– для точечных, шовных и рельефных машин. Для точечных и шовных машин вылет – это расстояние от осевой линии электродов до передней стенки машины. Для рельефных машин вылет отсчитывается от середины плиты.
Номинальный и (или) наименьший и наибольший раствор – для точечных, шовных и рельефных машин. Раствор машины – это наименьшее расстояние между консолями или их выступающими частями, определяемое на всей длине вылета машины.
Наибольшее ковочное усилие – для машин с переменным усилием сжатия.
Наибольшая длительность прохождениясварочного тока –для точечных, шовных и рельефных машин переменного тока, постоянного тока и низкочастотных.
Наибольшее вертикальное смещение электродов – для точечных и шовных машин.
Наибольшее взаимное смещение электродов – для точечных и шовных машин: Вертикальное и взаимное (верхнего электрода относительно нижнего в горизонтальной плоскости) смещения электродов не должны превышать наибольших значении при безударном сжатии номинальным усилием без включения тока.
Допуск параллельности контактных поверхностей плит –для рельефных машин.
Наименьшая и наибольшая линейные скорости роликовых электродов – для шовных машин.
Номинальное и (или) наименьшее и наибольшее усилии осадки – для стыковых машин.
3.3. Общая характеристика контактных машин
Машины точечной сварки
| Рис. 3.2. Схема точечной машины: 1 – корпус; 2 – реле цикла сварки; 3 – привод сжатия; 4 – консоли; 5 – электрододержатели; 6 – свариваемая деталь; 7 – электроды; 8 – подкос; 9 – нижний кронштейн; 10 – гибкие шины; 11 – контактор; 12 – переключатель ступеней; 13 – сварочный трансформатор; L – вылет электродов; Н – раствор межу консолями; F – сжимающее усилие на электродах |
Контактные точечные машины общего назначения по практическому использованию являются наиболее массовым видом контактного сварочного оборудования. Наибольшее распространение получили однофазные машины переменного тока типа МТ.Машина точечной сварки (рис.3.2) имеет привод сжатия 3 деталей, сварочный трансформатор 13, контактор 11, реле циклов 2. Все эти устройства смонтированы в корпусе 1 машины. Сварочный ток от трансформатора13 подводится к месту сварки через вторичный контур машины, состоящий из гибких шин10, консолей4, электрододержателей 5 и электродов 7.
Наибольшее распространение находят точечные машины прессового типа с двусторонним подводом тока, в которых электроды перемещаются прямилинейно, чаще вертикально (рис.3.2.).
Промышленностью серийно выпускают машины МТР-1201 (прототип МТ-604), МТР-1701 (прототип МТ-810), МТР-2401 (прототип МТ-1614).
Точечные машины средней и большой мощности обладают большой массой (1-16 т), поэтому их устанавливают стационарно, а детали в процессе сварки перемещяют. При сварке громоздких и тяжелых деталей, крупногабаритных изделий в труднодоступных местах, а также сварки пространственных конструкций перемещают машину, применяют различные клещи, пистолеты. Машины подвешиваются на специальных балансирных коромысловых уравновешивающих устройствах, обеспечивающих необходимую маневренность сварочным клещам. Машины МТП-1110, МТП-1111, МТП-1409 имеют отдельно расположенные сварочный трансформатор и сварочные клещи различной конструкции. Машины МТП-2401 (К-243В) и МТП-1210 (К-264) выпускаются с трансформаторами, встроенными в сварочные клещи.
Однофазные машины переменного тока (МТ, МТП, МТР) наиболее приспособлены для сварки сталей и титановых сплавов. Машины постоянного тока (МТВ, МТВР) и низкочастотные (МТН-7501) имеют большие возможности саморегулирования, благоприятную форму импульса тока и сравнительно малую энергоемкость. Поэтому их рекомендуют для сварки ответственных изделий из любых свариваемых металлов.
Предприятиями разработано и выпускается пять типоразмеров машин постоянного тока для точечной сварки с наибольшими токами 35-105 кА. Кроме того, выпущено небольшое число мощных машин со сварочным током 160 кА и подвесных клещей с источниками постоянного тока: МТВ-4801, МТВ-4802, МТВР-4801, МТВ-8002, МТВ-16002, МТВП-802, МТПВ-1207.
Конденсаторные машины (ТКМ-15, ТКМ-17, МТК-2001, МТК-5502, МТК-8501) отличаются наименьшей энергоемкостью. Однако жесткий и относительно мало изменяющийся по форме импульс тока ограничивает толщину свариваемых высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов (до 0,8 мм). Большинство легких сплавов, напротив, свариваются успешно. Наиболее целесообразны конденсаторные машины для сварки деталей небольшой и неравной толщины из относительно пластичных металлов.
Одним из видов широко распространенного специального оборудования для точечной сварки являются многоэлектродные машины (МТМ).
Машины рельефной сварки
Машины отличаются от точечных повышенной электрической мощностью, меньшим полезным вылетом электродов (электродных или контактных плит), большей жесткостью силовых элементов, улучшенными динамическими характеристиками механизма сжатия Они предназначены для рельефной сварки деталей главным образомиз сталей и титановых сплавов с различной формой рельефов. При соответствующей жесткости режимов и достаточном сварочном токе возможна сварка деталей из легких сплавов. Верхняя и нижняя контактные плиты имеют Т-образные пазы для крепления приспособлений и электродов. В некоторых машинах (например, МР-3818) наряду с контактными плитами имеются и электрододержатели с электродами для точечной сварки (некоторые мощные машины точечнойсварки снабжены небольшими контактными плитами для рельефной сварки). Все универсальные машины рельефной сварки выполнены стационарными прессового типа с вертикальным ходом верхней головки, пневматическим поршневым приводом сжатия и дополнительного хода.
Наибольшее распространение получили однофазные машины переменного тока типа МР. Обращают внимание необычно большие для машин переменного тока значения номинального тока (до 100 кА) и потребляемой мощности (до 820кВА), а также повышенные усилия сжатия (до 8000даН). Такие характеристики необходимы для многоточечной рельефной сварки с применением протяженных рельефов.
Машины типа МР-3818 и МР-6918 имеют схожую компоновку. Они обладают сравнительно жестким корпусом классической формы с усиленным нижним кронштейном. Машина МР-6303 является базовой для машин большой мощности (МР-8001, МР-10002) и имеет корпус в виде особо жесткой скобы без проема в передней стенке. В машинах этой серии двухтрансформаторная схема коммутации, уменьшающая индуктивные потери и увеличивающая мощность. Два трансформатора расположены сбоку корпуса.
Машины с выпрямлением тока во вторичном контуре типа МРВ существенно расширяют возможности рельефной сварки, увеличивают диапазон толщины деталей и производительность процесса, создают определенные энергетические преимущества. Однако их стоимость выше, чем однофазных, в основном из-за высокой цены кремниевых вентилей.
Машина МРВ-6301 предназначена для рельефной сварки различных втулок, штуцеров, бобышек, крепежных деталей и т. п. к крупногабаритным деталям из разнообразных сплавов. Однако большой вылет и наличие гнезда для крепления электродов в контактной плите позволяют эффективно использовать эту машину и для точечной сварки деталей из легких сплавов, сталей, титановых сплавов.
Машины шовной сварки
Машины для шовной сварки различаются по роду сварочного тока, по характеру установки, по расположению роликов, по способу передачи крутящего момента на сварочные ролики, по способу подвода сварочного тока к свариваемому изделию, по назначению, по виду сварки, по виду сварочного цикла, по характеру движения свариваемых деталей в процессе сварки.
По роду сварочного тока: машины переменного тока; машины постоянного тока с выпрямлением во вторичном контуре; низкочастотные машины; конденсаторные машины.
По характеру установки: стационарные машины; подвесные машины.
По расположению роликов: машины для поперечной сварки; машины для продольной сварки; универсальные машины, в которых предусмотрена возможность переналадки с поперечной сварки на продольную и обратно.
По способу передачи крутящего момента на сварочные ролики: машины с осевым приводом одного или обоих роликов; машины с радиальным приводом обоих роликов с помощью шарошек; машины, в которых ролики вращаются за счет трения о движущееся изделие; машины, в которых ролики вращаются за счет трения о неподвижное изделие при поступательном перемещении каретки.
По способу подвода сварочного тока к свариваемому изделию: машины с одностороннимтокоподводом; машины с двусторонним токоподводом.
По назначению: машины общего назначения; специальные.
По виду сварки: для непрерывной сварки; для прерывистой сварки. По виду сварочного цикла: полуавтоматические; автоматические.
По характеру движения свариваемых деталей в процессе сварки: с непрерывным движением; с прерывистым движением.
По компоновке и конструкции большинства узлов шовные машины схожи с точечными. Основным отличием является то, что сварочные электроды у них выполнены в виде вращающихся роликов, в связи с чем машины снабжены приводом вращения и кинематическими узлами, осуществляющими повышение крутящего момента привода с одновременным понижением частоты вращения и передачу его к сварочным роликам. Сварочные ролики устанавливаются в специальных электродных устройствах, с помощью которых осуществляется передача на ролики сварочного тока и сварочного усилия. В ряде машин применяются устройства для зачистки и профилирования сварочных роликов.
Среди шовных машин наибольшее распространение получили однофазные машины переменного тока типа МШ и с выпрямлением тока во вторичном контуре типа МШВ. В микросварке используют небольшие конденсаторные машины. Однофазные машины переменного тока с мощностью до 323кВА предназначены главным образом для шовной сварки деталей из сталей, титановых сплавов.
Машина МШВ-1201 предназначена для шовной сварки деталей малой и неравной толщины из сталей, титановых сплавов типа сильфонов, мембранных коробок. На нижней консоли могут укрепляться сборочно-сварочные приспособления типа цанг, оправок. Машина МШВ-1601 с жестким корпусом рассчитана на шовную сварку крупногабаритных узлов из сталей, титановых сплавов. На машине МШВ-4002 благодаря значительной силе тока и усилию сжатия можно сваривать и детали из алюминиевых сплавов. Несколько упрощенныйпневмопривод обеспечивает лишь циклограмму с постоянным усилием.
Машина МШВ-7501 (МШВ-6301-2) имеет наиболее широкие технические возможности и предназначена для сварки самых разнообразных металлов при больших размерах деталей. Машина МШВ-8001 предназначена главным образом для шовной сварки алюминиевых и магниевых сплавов.
Машина МШВ-12001 наиболее мощная в этой серии и позволяет соединять детали из различных сплавов большой толщины и размеров. Она отличается наибольшей жесткостью сварного корпуса, наивысшими токами и усилиями. Внутри корпуса находятся два сварочных трансформатора, а выпрямительные блоки расположены сбоку, охватывая переднюю стенку с обеих сторон.
Машины стыковой сварки
Устройство стыковых машин, принцип их действия в значительной степени определяются видом сварки, для которого предназначается конкретная стыковая машина. Поэтому в основу классификации контактных стыковых машин положены виды (методы) сварки, реализуемые на них: сварка оплавлением, сварка сопротивлением.По характеру действия механизмов машины и степени автоматизации можно выделить следующие группы машин: машины с автоматизированным процессом сварки; машины с применением ручного управления процессом сварки; машины-автоматы, в которых автоматизированы не только процесс сварки и операции механизмов, но и установка свариваемых деталей в сварочную машину и снятие сваренных деталей; машины-установки (машины-комплексы), в которых выполняется не только сварка, но и другие вспомогательные операции – механическая обработка торцевых поверхностей перед сваркой, срезка грата, гибка заготовок перед сваркой и калибровка после сварки; машины – гибкие производственные модули (ГПМ), предназначенные для работы в составе гибких производственных систем; наряду с полной автоматизацией основных и вспомогательных операций особенностью машин – ГПМ является автоматическая или автоматизированная переналадка режимов работы для сварки группы изделий.
Конфигурация свариваемых деталей в большой степени влияет на конструкцию механизмов специальных машин, на кинематическую схему этих машин иих отдельных механизмов; поэтому специальные стыковые машины классифицируются также по конфигурации деталей, для сварки которых они предназначены.
Основные узлы стыковых машин делятся на следующие группы: узлы, образующие в совокупности основную силовую механическую часть, воспринимающие усилие осадки; механизмы подачи подвижного зажима; механизмы для выполнения вспомогательных операций; узлы силовой электрической части; узлы управления процессом сварки и механизмами машины.
Рис. 3.3. Машина стыковой сварки
|
Машины МСС-1601, МСС-2502 имеют повышенную точность задания усилия осадки, автоматическую компенсацию воздействия электромагнитных сил сварочного контура на движение подвижного зажима и предназначены для сварки сопротивлением проволоки из стали, меди и алюминия с расплавлением металла в стыке.
Машины МСР-25, МСР-50, МСР-75, МСР-100 и машины более поздних выпусков: МС-801-2, МС-1202, МС-1602, МСО-0802 предназначены преимущественно для сварки непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом, но могут быть использованы также для сварки сопротивлением.Машины МСР-25, МС-804-2 и МСО-0802 наряду с рычажным имеют пружинный механизм подачи, облегчающий выполнение сварки сопротивлением.
Для автоматической сварки оплавлением деталей среднего сечения применяют машины СМ-50, МСМУ-150, МС-1604, МСО-0801, МСО-301, МСО-602 и др.
Машины МСО-0801, МСО-301, МСО-602 имеют быстродействующие пневматические механизмы зажатия, осадки и кулачковый механизм подачи с электродвигательным приводом при оплавлении. В нем применен электродвигатель постоянного тока с регулированием тока в цепи якоря, что позволяет изменять скорость оплавления в широком диапазоне. Машина МСО-0801 производит сварку только непрерывным оплавлением, а МСО-301 и МСО-602 – непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом. Благодаря программированию суммарной длительности и отдельного цикла подогрева и высокой частоте отдельных циклов (до 3 Гц) обеспечивается повышенная стабильность зоны нагрева.
Для сварки оплавлением с подогревом деталей большого сечения применяют машины МСГА-300, МСГА-500, РСКМ-320У и др. Машины МСГА-300 и МСГА-500 имеют гидравлический с дросселем механизм подачи и пневмогидравлические зажимные механизмы.
Машина РСКМ-320У имеет винтовые механизмы подачи и зажатия с электродвигательным приводом. При подогреве и оплавлении зажим перемещается электродвигателем мощностью 1,7кВА. Для быстрого перемещения подвижного зажима при осадке используется электродвигатель мощностью 17кВА. На машине сваривают изделия из низкоуглеродистой стали сечением до 8500 мм2.
Для сварки деталей больших сечений методом непрерывного оплавления применяют машины с программным регулированием напряжения при оплавлении. Эти машины имеют значительно более высокие технические показатели по сравнению с машинами, предназначенными для сварки оплавлением с подогревом.
В последние годы в ИЭС им. Е. О. Патона разработана серия высокопроизводительных машин для сварки импульсным оплавлением с усилием осадки 160-3000кН. В эту серию входит универсальная машина К-617, предназначенная для сварки кольцевых и прямолинейных деталей из низкоуглеродистой стали сечением до 4000 мм2, жаропрочных сплавов сечением до 1200 мм2 и алюминиевых сплавов сечением до 1000 мм2.
Для сварки полос и листов применяют специальные машины МОП-50, МСЛ-200-2, МСЛ-500-2, Л-120, Л-500, 1700А, 2500 и др.
В машине Л-500, предназначенной для сварки полос шириной 50-500 мм и толщиной 1-6 мм, предусмотрен автоматизированный способ точной и быстрой установки полос и обрезки их концов.
Машина 1700А предназначена для сварки полос и листов из низкоуглеродистой стали толщиной 2-4,5 мм и шириной 500-1550 мм. Машина имеет гидравлический механизм подачи со следящим золотниковым устройством. Для равномерного зажатия полос служат зажимы, имеющие по три гидравлических цилиндра. В машине установлены три сварочных трансформатора мощностью по 500кВА. Машина снабжена отдельно стоящимгратоснимателем.
Ряд машин предназначен для сварки труб котельных агрегатов. Это машины ЦСТ-200, МС-2001, МСТ-200 и др. Машина ЦСТ-200 предназначена для сварки непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом труб из перлитных и аустенитных сталей сечением до 900 мм2. В машине использован кулачковый механизм подачи при оплавлении и пневматический при осадке. Скорость оплавления регулируется изменением профиля кулачка и частоты вращения двигателя постоянного тока. Машина снабжена пневматическими зажимными механизмами с вертикальным разъемом, обеспечивающим сварку змеевиков с малым радиусом гиба.
Машину МС-2001 с номинальной мощностью 150кВА используют для сварки труб из перлитных и аустенитных сталей диаметром 25-42 мм с толщиной стенок 2,5-5 мм. Машина имеет рычажные пневматические зажимные механизмы с разъемом в горизонтальной плоскости и кулачковый механизм подачи.
Для сварки рельсов в стационарных условиях применяют машины МСГР-500 и К190П. Машина МСГР-500 служит для сварки оплавлением с подогревом. Машина имеет гидравлический механизм подачи, пневмогидравлические зажимные механизмы и трехфазный преобразователь частоты (частота тока 7-12 Гц). При номинальной мощности 500кВА на машине можно сваривать рельсы сечением до 10000 мм2. На универсальной машине К.190П рельсы сваривают непрерывным оплавлением с программным регулированием напряжения. Машина К190П имеет значительно меньшую массу и потребляет в 3-4 раза меньшую мощность.
Передвижные машины К155, К.255Л, К355 и К555 применяют для соединения рельсов непосредственно в пути. В машинах К155 и К255Л происходит сварка непрерывным оплавлением со ступенчатым регулированием напряжения по программе. Машины К355 и К555 предназначены для сварки рельсов импульсным оплавлением (частота колебаний 5 Гц). На машине К555 сваривают рельсы сечением до 10000 мм2. Машины оборудованы гидравлическим механизмом подачи со следящим золотником, позволяющим независимо от массы свариваемых рельсовых плетей (10-20 м) с высокой точностью воспроизводить заданный закон изменения скорости оплавления.
Машины К354, К393 и К375, предназначенные для сварки изделий из легких сплавов, имеют гидравлический механизм подачи со следящим золотником, позволяющий изменять скорость оплавления от 0,3 до 30 мм/с и обеспечивающий скорость осадки до 30 мм/с. Машины оборудованы зажимными губками специальной конструкции с термоизолированными вкладышами, а также устройствами для автоматического контроля нагрева сопротивлением вылетов деталей. Машина К354 номинальной мощностью 4000кВА позволяет сваривать профили из алюминиевых сплавов сечением до 20000 мм2. Усилия осадки и зажатия соответственно равны 3000 и 6000кН.
Машины МСГК-150, МСГК-500 и другие используют для сварки оплавлением с подогревом кольцевых заготовок из сталей и жаропрочных сплавов. Для сварки кольцевых заготовок импульсным оплавлением предназначены машины К616, К607, К566 и др.
Для сварки труб в полевых условиях при изготовлении магистральных и промысловых трубопроводов применяют трубосварочные контактные установки полустационарные (ТКУС) и передвижные (ТКУП). Главные элементы установок – сварочные головки – имеют гидравлический механизм подачи со следящим золотниковым устройством и гидравлические механизмы центрирования и зажатия труб. Трубы диаметром 114-529 мм сваривают с использованием наружных сварочных головок СГ-1, СГ-2 и СГ-3, в которых механизм центрирования и зажатия, механизм подачи и сварочный трансформатор расположены снаружи труб. В двухагрегатных сварочных головках СГ-4 и СГ-5, предназначенных для сварки труб диаметром 720-1020 мм, сварочный трансформатор с токоподводящим устройством расположен снаружи трубы, а все остальные элементы – внутри трубы.
Для сварки труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16,5-20 мм используют комплекс «Север-1», содержащий сварочную машину К700. Машина К700 располагается полностью внутри свариваемых труб. Концы свариваемых труб изнутри разжимаются цанговыми зажимами с усилием до 12000кН. При разжатии одновременно происходит центрирование труб. Контурный сварочный трансформатор встроен в зажим. Кратковременная мощность машины 1000кВА, усилие осадки 4000 кН, производительность 6-8 стыков в час. Сопротивление короткого замыкания кольцевого трансформатора находится в пределах 5-12 мкОм.
Имеется также ряд машин, предназначенных для сварки других изделий: звеньев цепей, ободьев автомобильных колес, фланцев, заготовок клапанов и т.д.