Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина Р. Ф. Катаев, В. С. Милютин, М. Г. Близник ОБОРУДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ Рекомендовано методическим советом УрФУ в качестве учебного пособия для студентов сварочных специальностей, обучающихся по направлению подготовки 150700 «Машиностроение» и 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» Екатеринбург Издательство Уральского университета 2014 УДК 621.791.76/.79(075.8) ББК 34.641-5я73 К29 Рецензенты: канд. техн. наук, доц., зам. директора ООО «Уральский институт сварки» В. И. Шумяков; канд. техн. наук, ген. директор ООО «Шторм» М. А. Шолохов Научный редактор – д-р техн. наук, проф. М. П. Шалимов Катаев, Р. Ф. К29 Оборудование контактной сварки : учеб. пособие / Р. Ф. Катаев, В. С. Милютин, М. Г. Близник. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 144 с. ISBN 978-5-7996-1192-7 В пособии описаны устройство и принцип работы типовых и перспективных конструкций машин для контактной сварки, аппаратура управления, особенности механизации и автоматизации контактной сварки. Пособие предназначено для студентов сварочных специальностей. Может быть полезно для инженеров и техников, работающих в области сварочного производства. Библиогр.: 22 назв. Табл. 1. Рис. 61. Прил. 6. УДК 621.791.76/.79(075.8) ББК 34.641-5я73 ISBN 978-5-7996-1192-7 © Уральский федеральный университет, 2014 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИН ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ 1.1. Назначение, классификация и обозначение Машина для контактной сварки – это комплекс механических и электрических устройств, предназначенный для обеспечения технологического процесса и выполняющий следующие функции: настройку параметров режима; крепление и сжатие свариваемых деталей, при необходимости – их перемещение; подвод к контакту деталей тока; последовательное выполнение этапов технологического процесса. Целесообразно выделить два больших класса машин: общего назначения и специальные. Машины общего назначения (универсальные) предназначены для сварки деталей широкой номенклатуры. На такой машине можно производить сварку деталей, различных по конструкции, марке и толщине металла. Например, универсальная машина для точечной сварки с наибольшим вторичным током 19 кА годится для получения нахлесточных соединений из углеродистых и легированных сталей и сплавов толщиной от 0,5 до 5 мм независимо от размеров и формы заготовок из листа или фасонного проката. Специальные машины предназначены, как правило, для сварки определенных узлов или конкретных изделий. Например, машины для сварки арматуры железобетонных конструкций, цепесварочные машины, многоэлектродная машина для сварки пола кузова легкового автомобиля, полуавтомат для рельефной сварки корпусов полупроводниковых приборов и т. д. Классификация машин общего назначения в ГОСТ 297–80 «Машины контактные. Общие технические условия» выполнена по следующим признакам: по виду получаемых при сварке соединений – точечные, шовные, ре- льефные, стыковые; 3 по конструктивному исполнению – стационарные радиального типа, стационарные прессового типа, подвесные со встроенным трансформатором, подвесные с отдельным трансформатором; по типу источника сварочного тока – переменного тока, низкочастот- ные, постоянного тока, конденсаторные (в дополнение к предусмотренным ГОСТом – инверторные); по типу усилия сжатия – с постоянным усилием, с переменным усилием; по нормируемым требованиям – группа А (с повышенной стабильно- стью параметров), группа Б (с нормальной стабильностью параметров). Условия эксплуатации, хранения и транспортировки машин в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды устанавливает ГОСТ 15150–69. Оборудование для контактной сварки выпускается в основном в исполнениях УХЛ (для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом) и О (общеклиматическое исполнение, т. е. для всех макроклиматических районов, кроме района с очень холодным климатом). Этот же стандарт устанавливает категорию размещения оборудования. Большинство машин для контактной сварки предназначено для размещения по категории 4, т. е. для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например в закрытых отапливаемых производственных помещениях, защищающих от воздействия прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра, пыли, наружного воздуха. Обозначение марки машины контактной сварки регламентировано стандартом ГОСТ 297–80. Структура условного обозначения машины общего назначения приведена ниже , где: 1 – обозначение вида изделия (машина контактная); 2 – обозначение машины по виду соединений, получаемых при сварке (Т – точечная, Ш – шовная, Р – рельефная, С – стыковая); 3 – обозначение машины по конструктивному исполнению и (или) типу 4 источника тока (Р – радиальная, П – подвесная, С – для стыковой сварки сопротивлением, О – для стыковой сварки оплавлением, В – с выпрямлением тока во вторичном контуре, К – конденсаторная, Н – низкочастотная); 4 – наибольший вторичный ток в кА (для точечных, шовных и рельефных машин) или усилие осадки в десятках кН (для стыковых машин для сварки оплавлением); 5 – номер модификации машины; 6 – вид климатического исполнения и размещения; 7 – обозначение группы машины в зависимости от нормируемых технических требований. Например, подвесная точечная машина с выпрямлением тока во вторичном контуре, на наибольший вторичный ток 12 кА, с номером модификации 05, климатического исполнения Т4, группы А имеет следующее условное обозначение: Машина МТПВ-1205 Т4, А 1.2. Основные параметры Для машин общего назначения ГОСТ 297–80 устанавливает следующие основные параметры. Наибольший вторичный ток I2max. Это ток, который проходит во вторичном (сварочном) контуре при его коротком замыкании на максимальной ступени регулирования при номинальных значениях раствора и вылета сварочного контура. В предыдущем ГОСТ 297–73 одним из основных параметров был номинальный сварочный ток. Однако, несмотря на некоторые удобства для потребителей машин, этот параметр весьма трудно было сделать определенным, поскольку даже при неизменной настройке машины реальный сварочный ток сильно зависит от толщины и марки свариваемого металла и других условий сварки. Все это заставило перейти при классификации машин от номинального сварочного тока к наибольшему вторичному току. 5 Номинальный длительный вторичный ток I2д. ном. Длительный вторичный ток I2д – это условный ток, который при непрерывном прохождении по вторичному контуру нагревает его части до той же температуры, что и реальный ток в повторно-кратковременном режиме. Номинальное значение длительного тока I2д.ном принимается с округлением I2д по ГОСТ 10594–80 «Оборудование для дуговой, контактной, ультразвуковой сварки и плазменной обработки. Ряды параметров» из списка от 100 А до 200000 А. Для пояснения приведем только часть ряда с наиболее типичными значениями I2д.ном: 1100, 1400, 1800, 2200, 2800, 3600, 4500, 5600, 7100, 9000, 11000, 14000, 18000, 22000, 28000, 36000, 45000, 56000 А и т. д. Номинальное усилие сжатия электродов Fсв. ном назначается для точечных, шовных и рельефных машин в интервале от 0,5 до 200 кН. Могут приводиться также наименьшее Fсв.min и наибольшее Fсв.max усилия сжатия. Номинальный вылет электродов lном (а также его максимальное и минимальное значения lmax, lmin) назначается для точечных, шовных и рельефных машин – это расстояние от осевой линии электродов до передней стенки машины. Типичные значения lном в машинах общего назначения – от 250 до 1200 мм. Номинальный раствор hном назначается для точечных, шовных и рельефных машин, это наименьшее расстояние между верхней и нижней консолями внешнего контура машины. Типичные значения раствора в машинах общего назначения – от 150 до 250 мм. Наибольшая длительность прохождения сварочного тока назначается для точечных и рельефных машин и может достигать 10 с. Наименьшая и наибольшая линейные скорости роликовых электродов Vсв указываются для шовных машин. Наибольшая скорость может достигать 10 м/мин. Номинальное усилие осадки Fос назначается для стыковых машин, в машинах для сварки оплавлением общего назначения является главным параметром и может достигать 100 кН, а в специальных машинах – еще больше. 6 Другие параметры стандартом не регламентируются, но приводятся в технической характеристике машины, поскольку дают представление о ее технологических возможностях и технико-экономических показателях. Это толщина или площадь поперечного сечения свариваемых деталей, первичное напряжение, наибольшая мощность и диапазон регулирования напряжения холостого хода ее трансформатора, давление и расход охлаждающей воды и сжатого воздуха, а также масса и габаритные размеры машины. Для специальных машин основная характеристика включает в себя параметры, которые описывают технологические возможности машины при сварке тех изделий, для которых она предназначена. Например, основными параметрами машины для сварки плоских арматурных сеток являются ширина свариваемой сетки, диаметры поперечной и продольной проволок, число продольных проволок, шаг поперечных проволок и производительность в метрах сетки в минуту. 2. МАШИНЫ ДЛЯ ТОЧЕЧНОЙ И РЕЛЬЕФНОЙ СВАРКИ 2.1. Общее устройство точечной машины На рис. 2.1 приведена типовая конструкция машины для точечной сварки, которую условно разделяют на механическую и электрическую части. В состав механической части входят корпус 1 с верхним 5 и нижним 2 кронштейнами и механизм сжатия электродов с пневмоцилиндром 4 и элементами 6 пневматической системы. Такая конструкция машины (с поступательным перемещением верхнего электрода) называется прессовой. В машинах радиального типа в отличие от прессовых электрод перемещается по дуге окружности. Механическая часть обеспечивает сжатие свариваемых деталей сварочным и ковочным усилием, поэтому должна иметь достаточную прочность и жесткость. В ней также размещаются все детали электрической части, в том числе такие тяжелые, как сварочный трансформатор. В состав электрической части входят автоматический выключатель 8, тиристорный контактор 11, переключатель ступеней 10, сварочный трансформа7 тор 9 и ссварочны ый контур р 3 (переччислены по п порядк ку передаачи силоввой элек-трическоой энергии), а такж же регуляттор циклаа сварки 7. 7 Рис. 2.1. Конструкти К ивная схем ма точечной й машины Эллектрическая частьь обеспеччивает по одачу сварочногоо тока к контактуу свариваеемых детаалей. Поээтому, нап пример, сварочный с й контур должен быть б рас-считан н на пропусскание то ока, измерряемого тысячами т и ампер. Н Некоторы ые детали и электричческой чаасти учасствуют и в перед даче мехааническогго усилияя сжатияя электрод дов. Настрройка реж жима сваррки выпо олняется с помощьью перекл лючателяя ступеней й (грубая регулиро овка тока)) и регуляятора цик кла сваркки (послед дователь-ность и д длительноость всех элементоов цикла, а также плавная п ррегулироввка тока).. Настройкку свароч чного и ко овочного усилия осуществл о ляют с поомощью эл лементовв пневмати ической системы. с Оп писанная машина называетс н ся стационарной, она о распол олагается в цехе наа постоянн ном местее, а свари иваемые ддетали по односят к ней и пееремещаю ют междуу электрод дами сваррочного контура. к В отличиее от стаци ионарнойй подвесная маши-на имеетт переноссную частть – свар очные кл лещи, котторые вруучную или и с помо-щью отд дельного привода п перемещаю п ются по свариваем с мым деталлям (см. разд. 2.12).. Кроме оописанных универ рсальных машин (общего назначенния) выпу ускаютсяя специалььные маш шины, предназнач енные дл ля сварки и конкреттных изделий. Ихх 8 конструкция, формы и размеры зависят от формы свариваемого изделия (см. разд. 2.14). 2.2. Корпуса точечных машин Корпус машин прессового типа для точечной и рельефной сварки состоит из силовых элементов (рис. 2.2): каркаса 4, верхнего 5 и нижнего 3 кронштейнов, а также деталей, не воспринимающих силовой нагрузки – крышек 6 и дверей 7. На верхнем кронштейне крепится механизм сжатия с верхним электродом, а на нижнем – нижний электрод, поэтому кронштейны работают на изгиб и передают усилие сжатия электродов Fэ – сварочное Fсв или ковочное усилие Fков – на переднюю стенку каркаса. Рис. 2.2. Корпус точечной машины Перечисленные детали должны обладать не только необходимой прочностью, но еще и жесткостью, чтобы обеспечивать совпадение осей сварочных электродов при максимальном усилии сжатия. На каркас также опираются элементы электрической части машины, из них самые тяжелые – это сварочный трансформатор весом Pтр и сварочный контур весом Pск. Для удобства сборки машины, а также возможности регулировки раствора сварочного контура нижний кронштейн обычно соединяют с передней стенкой болтами. В отдельных случаях оба кронштейна и каркас изготовляют в виде жесткой скобы (единой 9 сварной или литой конструкции). Каркас крепят на подставке 1. В мощных машинах для разгрузки нижнего кронштейна устанавливают домкрат 2. 2.3. Механизмы сжатия Такой механизм используется для настроечного и рабочего перемещения электрода (обычно верхнего), а также для сжатия свариваемых деталей с настроенными усилием и заданным временем. Классификация механизмов сжатия может быть выполнена по источнику первичной энергии: ручной, педальный, электромагнитный, пневматический и гидравлический. Ручной рычажный механизм используется в простейших сварочных клещах (рис. 2.3, а). Усилие, создаваемое сварщиком на рукоятке, увеличивается рычагом 6, передается через пружину 5 и шток 3 и поворачивает верхний электрод 2 в сторону нижнего электрода 1. Настройка сварочного усилия, независимого от усилия, создаваемого сварщиком, обеспечивается регулировочной гайкой 4. В отдельных случаях, например при односторонней сварке ручным пистолетом, усилие, создаваемое сварщиком, передается на электроды непосредственно, без помощи рычажной передачи. Нет необходимости в увеличении усилия также в пинцетах для микросварки. Но общим недостатком ручного привода является низкая точность настройки и нестабильность усилия сжатия, а также быстрая утомляемость сварщика. Педальный механизм (рис. 2.3, б) облегчает работу сварщика. Усилие, создаваемое при нажатии ногой на педаль 7, через систему тяг 6 передается на обойму 3, а с ее помощью – на пружину 5, которая перемещает верхний электрод 2 к нижнему 1 и осуществляет сжатие деталей. Настройка хода и усилия сжатия выполняется гайкой 4. Другая разновидность, педально-грузовой механизм (рис. 2.3, в), обеспечивает более высокую точность настройки усилия сжатия. Здесь усилие на электродах 1 и 2 создается грузом 4, причем настраивается оно перемещением груза по рычагу 3. Сварщик, нажимая на педаль 6, с помощью системы тяг 5 только освобождает груз, не оказывая непосредственно си10 лового воздействия на электрод. Педальные приводы используются в машинах малой мощности, поскольку развивают усилия сжатия не более 3 кН. Электромагнитный механизм (рис. 2.3, г) имеет в своем составе мощный электромагнит с катушкой 4 и якорем 5. При пропускании тока по катушке якорь втягивается в нее и штоком 3 передает усилие сжатия на электроды 2 и 1. Возврат подвижных частей вверх выполняется пружиной 6. К достоинствам такого механизма относятся высокая скорость срабатывания и возможность плавной настройки усилия, в том числе с его программным изменением в процессе сварки. Рис. 2.3. Типы механизмов сжатия Пневматический механизм (рис. 2.3, д) имеет в своем составе пневмоцилиндр 6 с поршнем 5 и штоком 3. При подаче сжатого воздуха в верхнюю камеру пневмоцилиндра шток идет вниз, опуская верхний электрод 2 к нижнему 1 и сжимая свариваемые детали. Возврат подвижных частей в верхнее положение выполняется пружиной 4 или подачей сжатого воздуха в нижнюю камеру пневмоцилиндра. Плавная настройка усилия сжатия осуществляется изменени11 ем давления воздуха. Программное управление включением и выключением пневмоцилиндра, а иногда и быстрый переход от сварочного усилия к ковочному обеспечивает электронный регулятор цикла. Гидравлический механизм (рис. 2.3, е) по конструкции схож с пневматическим (поэтому нумерация позиций у него совпадает с рис. 2.3, д), но в качестве рабочей среды использует масло под высоким давлением. Это позволяет существенно снизить диаметр гидроцилиндра 6, что полезно, например, при его размещении в многоэлектродных машинах. Широко используется гидропривод и в конструкции сварочных клещей для снижения размеров и массы переносного инструмента (см. разд. 2.12). Пневматическая аппаратура, наиболее широко используемая в составе приводов сжатия, – это (по пути движения сжатого воздуха) редукционный клапан (воздушный редуктор), маслораспылитель, пневмораспределитель (элетропневматический клапан ЭПК), дросселирующий клапан и пневмоцилиндр. Рассмотрим конструкции некоторых из них. Пневмоцилиндры имеют большое количество разновидностей, зависящих от формы (поршневые, диафрагменные), количества поршней (один, два), способа регулировки усилия сжатия и т. д. Конструктивная схема однопоршневого пневмоцилиндра приведена на рис. 2.4, а. Он имеет корпус, собранный из обечайки 5 с двумя крышками 2 и 6, а также поршень 3 с герметичной резиновой манжетой 4 и штоком 1, передающим усилие сжатия к свариваемым деталям. В приведенной схеме используется только один пневмораспределитель, включающий и выключающий пневмоцилиндр, и один редукционный клапан, обеспечивающий плавную регулировку давления сжатого воздуха p, подаваемого в пневмоцилиндр. Усилие сжатия зависит также от соотношения площадей поперечного сечения поршня Sц и штока Sш, а кроме того от силы тяжести Fт подвижных частей пневмопривода и от сил трения Fтр, особенно поршня с манжетой по внутренней поверхности обечайки. Так, при сварке, когда по варианту I пневмораспределитель подает сжатый воздух в обе камеры (над и под порш- 12 нем), усилие давления сжатого воздуха на поршень Fп = pSц, а усилие противодавления Fпд = p(Sц – Sш). Поэтому сварочное усилие сжатия Fсв = Fп – Fпд + Fт – Fтр = pSш + Fт – Fтр. Рис. 2.4. Конструктивные схемы пневмоцилиндров Для того чтобы получить существенно большее усилие, необходимое, например, при проковке, по варианту II подают сжатый воздух только в верхнюю камеру пневмоцилиндра. Тогда ковочное усилие Fков = Fп + Fт – Fтр = pSц + Fт – Fтр. Такой привод дает экономию на пневматической аппаратуре, но имеет сравнительно малый диапазон регулировки усилия. В частности, сварочное усилие Fсв не может быть меньше веса подвижных частей Fт. В другом варианте конструкции поршневого пневмоцилиндра (рис. 2.4, б) в верхнюю и нижнюю камеры подается воздух под разным давлением p1 и p2. При этом удается компенсировать вес подвижных частей за счет увеличения давления p 2 и существенно увеличить кратность регулировки сварочного усилия F св max / Fсв min до 20 раз. Но общая схема пневмопривода в этом варианте усложняется, во всяком случае необходимы два редукционных клапана – для настройки давлений p1 и p2. Дополнительные возможности настройки предоставляет также конструкция с несколькими поршнями, обычно с двумя. Диафрагменный пневмоцилиндр (рис. 2.4, в) не имеет поршня, здесь его заменяет резиновый круг или кольцо – диафрагма. В такой конструкции существенно снижается сила трения Fтр и заметно повышается быстродействие привода, но ход привода ограничен 13 гибкостью диафрагмы и обычно не превышает 25 мм. Поэтому диафрагменный привод приходится дополнять поршневым или электромеханическим (моторным) для настроечных перемещений. Пример конструкции комбинированного поршне-диафрагменного пневмоцилиндра приведен на рис. 2.5. Корпус пневмоцилиндра образован обечайкой 4 с двумя крышками 2 и 10, стянутыми шпильками 1. Внутри цилиндра находятся штуцер 3, поршень 5 и обойма 6 с диафрагмой 7. Диафрагма с помощью двух тарелок 8 и 9 закреплена на штоке 12. Шток перемещается внутри направляющей 13, которая в свою очередь закреплена на верхнем кронштейне машины. Смазка этой пары «шток – направляющая» обеспечивается масленкой 11. Проворачивание штока предотвращает плоская планка 14, скользящая по лыске в нижней части штока. Поршень с диафрагмой образуют внутри пневмоцилиндра три камеры. При подаче в камеру К1 сжатого воздуха высокого (сетевого) давления pс поршень вместе с обоймой, диафрагмой и штоком идут вниз, при этом выполняется настроечное сближение электродов до расстояния готовности к сварке – 2s + + (3–5) мм, где s – толщина свариваемых деталей. Для рабочего перемещения электродов на этапах «сжатие – сварка – проковка» подают воздух давлением p1 в камеру К2 через верхнюю крышку и штуцер. Воздух давит на диафрагму, которая передает усилие через шток и верхний электрод на свариваемые детали. Для подъема электрода на этапе «пауза» подают воздух давлением p2 в камеру К3 под диафрагму, за счет чего обеспечивается ход штока вверх. Малые размеры камер К2 и К3, а также нежесткое закрепление диафрагмы внутри обоймы позволяют при коротком ходе штока обеспечить очень высокий технический темп движения – до 600 ходов в минуту, а поэтому – и высокую производительность сварки. При раздельной настройке давлений p1 и p2 возможно также программное изменение усилия сжатия по этапам «сжатие – сварка – проковка». 14 Рис. 2.5. Конструкция пневмоцилиндра Редукционный клапан (воздушный редуктор) (рис. 2.6) предназначен для понижения сетевого давления и для его регулировки с целью плавной настройки усилия сжатия. Он левым отверстием соединяется с сетью, а правым отверстием – с пневмораспределителем и далее с пневмоцилиндром. Внутри корпуса 3 находится гибкая мембрана 4 с тарелкой 5, герметично зажатая с помощью стакана 9. Настройка давления осуществляется с помощью винта 7, которым изменяется усилие пружины 8, действующей на регулирующий клапан 2. Клапан опирается на возвратную пружину 1. На входе в корпус образована камера В высокого (сетевого) давления. На выходе из корпуса, а также в пространстве под мембраной образована камера Н низкого (рабочего) давления. 15 . Рис. 2.6. Редукционный клапан Для впуска воздуха вращают винт 7 по часовой стрелке. Его усилие через пружину 8 и мембрану 4 передается на регулирующий клапан 2. Клапан опускается, открывая путь воздуху из камеры В в камеру Н по пути, показанному тонкими стрелками. По мере нарастания давления в камере Н мембрана выгибается кверху и регулирующий клапан 2 под действием возвратной пружины 1 поднимается, перекрывая путь воздуху из камеры В в камеру Н. Таким образом, рабочее давление уравновешивает усилие пружины 8, создаваемое винтом 7. Для увеличения рабочего давления винт вращением по часовой стрелке опускают. Если необходимо рабочее давление понизить, то винт вращением против часовой стрелки поднимают. При этом открывается клапан сброса 5, и избыток воздуха по пути, показанному штриховыми стрелками, через отверстие А сбрасывается в атмосферу. Автоматическое поддержание постоянного рабочего давления происходит следующим образом. По мере отбора воздуха рабочее давление в камере Н станет снижаться. При этом мембрана действием пружины 8 прогнется вниз, и 16 регулирующий клапан снова откроет путь воздуху из камеры В. Поэтому рабочее давление в камере Н увеличится, точнее, восстановится. Пневмораспределитель (электропневматический клапан ЭПК) (рис. 2.7) предназначен для подачи сжатого воздуха в две камеры пневмоцилиндра и переключения подачи по команде регулятора цикла. Он состоит из трех функционально самостоятельных частей, последовательно вступающих в действие (сверху вниз): электромагнитный клапан (лидер), промежуточный диафрагменный пневмопривод и собственно силовой пневмораспределитель. Основные детали лидера – это корпус 3, катушка 2 с электрическим разъемом 4 и подвижный сердечник 1 с возвратной пружиной. В состав диафрагменного привода входят корпус 5 и резиновая диафрагма 6. Основные части силового распределителя – это корпус 7 и шток 8 с клапанами 9 и 10 и возвратной пружиной 11. К отверстию РК подается сжатый воздух от редукционного клапана, отверстия Ц1 и Ц2 соединяются соответственно с нижней и верхней камерами пневмоцилиндра, а отверстия А1 и А2 – с атмосферой. В исходном состоянии шток 8 находится в положении, показанном на рисунке, будучи подан возвратной пружиной 11 вверх. Поэтому редуцированный воздух подается от отверстия РК через щель под клапаном 9 к отверстию Ц1 по пути, показанному тонкой стрелкой, и далее в нижнюю камеру пневмоцилиндра, что приводит к подъему верхнего электрода в исходное положение. Одновременно подъему электрода способствует сообщение верхней камеры пневмоцилиндра с атмосферой через отверстия Ц2 и А2, что также показано тонкой стрелкой. Для начала этапа «сжатие» регулятор цикла подает питание на катушку 2 лидера. В результате сердечник 1, втягиваясь в катушку, открывает путь сжатому воздуху с сетевым давлением pс к диафрагменному пневмоприводу по пути, показанному штриховой стрелкой. Диафрагма 3 выгибается, подавая вниз шток 8 вместе с клапанами 9 и 10. При этом клапан 10 открывает путь сжатому воздуху с рабочим давлением pр от отверстия РК к отверстию Ц2 и далее к верхней камере пневмоцилиндра, как показано штриховой стрелкой. Одновре17 менно вооздух из нижней н камеры вы ытесняетсся в атмоссферу черрез отверсстия Ц1 и А1, что также пооказано штриховой ш й стрелко ой. Такое переклю ючение пн невморас-пределиттеля и пн невмоцили индра при иводит к движению ю верхнеего электр рода внизз и сжатию ю сваривааемых детталей. Ри ис. 2.7. Пнеевмораспрееделитель Даалее следууют этап пы «сваркка» и «пр роковка»,, а затем м регулято ор циклаа снимает напряжение с каттушки 2, в резулььтате чего о пневмоораспредеелитель и пневмоц цилиндр возвращаю в ются к иссходному у состояни ию. Услоовное обо означениее пневмораспредели ителя (ЭП ПК) привеедено на рис. 2.4, а. а 18 Маслораспылитель используют для смазки внутренних полостей пневматической аппаратуры. Он имеет стакан, из которого при подаче воздуха засасывается эжектором несколько капель масла, которое в распыленном виде попадает в камеры пневмоцилиндра и пневмораспределителя. Дроссельный клапан предназначен для регулирования скорости перемещения поршней, особенно для смягчения удара электродом о деталь. С этой целью заполнение камеры пневмоцилиндра с начала этапа «сжатие» ведется через малое, регулируемое винтом отверстие. А выпуск воздуха из камеры производится через другой канал, большего диаметра, и поэтому гораздо быстрей. Принципиальная пневматическая схема унифицированного привода с двухпоршневым пневмоцилиндром (рис. 2.8) приведена для пояснения взаимодействия отдельных устройств пневматической аппаратуры. Рис. 2.8. Пневматическая схема точечной машины В исходном состоянии сжатый воздух из сети подается через вентиль 1 и фильтр-влагоотделитель 2 и распределяется по трем каналам. По каналу Е воздух без понижения давления с помощью ручного поворотного крана 10 подается в верхнюю камеру А пневмоцилиндра 11. Поэтому верхний поршень опускается в крайнее нижнее положение, ограничивая тем самым ход нижнего порш19 ня. По каналу Г воздух идет к редукционному клапану 3, где понижается до значения, контролируемого манометром 4, и хранится в ресивере 5. Далее воздух проходит через маслораспылитель 6, пневмораспределитель 7 и дроссельный клапан 12 в нижнюю камеру В пневмоцилиндра. Поэтому нижний поршень поднимается до упора в верхний поршень, а средняя камера Б пневмораспределителем сообщается с атмосферой. В результате верхний электрод устанавливается в исходное состояние готовности к сварке на небольшом расстоянии от поверхности верхней из свариваемых деталей. Для начала сварки от регулятора цикла подается ток на лидер пневмораспределителя 7, который потоком воздуха от канала Д переключается в рабочее положение. При срабатывании пневмораспределителя воздух с настроенным давлением через дроссельный клапан 8 и сверление в штоке верхнего поршня поступает в среднюю камеру Б, а из нижней камеры вытесняется в атмосферу через дроссельный клапан 12 и глушитель 14. В результате верхний электрод опускается и сжимает свариваемые детали, и в этом положении проходят этапы цикла «сжатие – сварка – проковка». Для окончания сварки регулятор цикла отключает питание лидера, в результате чего пневмораспределитель устанавливается в исходное положение, пневмоцилиндр реверсируется, и электроды разжимаются. Настройка усилия сжатия электродов выполняется редукционным клапаном 3. Ход нижнего поршня настраивается установкой верхнего поршня с помощью гайки 9. При необходимости получить увеличенный ход верхнего электрода воздух из верхней камеры выпускают с помощью крана 10. Плавность хода верхнего электрода обеспечивается с помощью дроссельных клапанов 8 и 12. Для снижения звукового эффекта используются глушители 13 и 14. Технические характеристики пневматических приводов регламентированы стандартом ГОСТ 297–80 и требованиями других нормативных документов. Пневмоприводы точечных и рельефных машин проектируются на усилия сжатия Fсв от 0,5 до 200 кН. Номинальное давление воздуха в сети pс должно быть 0,63 МПа, однако номинальное усилие сжатия Fсв.ном должно обеспечиваться 20 при давллении 0,5 МПа. Кр ратность регулиро ования уссилия Fсв..max / Fсв.mmin в соот-ветствии и с ГОСТ 297–80 должна д бы ыть не менее 4, хо отя в луччших маш шинах до-стигает 110. Воздуух очищаю ют от влааги и пыл ли, но нассыщают рраспыленн ным мас-лом. Дляя пневмоц цилиндро ов устаноовлен ном минальны ый ряд вннутренних х диамет-ров – от 32 до 9000 мм. Гиддравличесский приввод рассчитываетсся на высо окое давлление рабо очей сре-ды – маасла (обы ычно 6,3 МПа), и поэтому его рабо очий циллиндр ком мпактней й пневмати ического.. Однако он сложн ней пневм матическо ого, поскоольку нуж ждается в специалььном источнике высокого в давленияя – насоссной станнции. Расссмотрим м более прростое усстройство о для поввышения давленияя – пневм могидравл лический й преобраззователь (бустер) ( (рис. ( 2.9).. Рис. 2.9. Пневмогидрравлический преобраззователь Он н имеет пневматич п ческий ци илиндр с внутренн ним диам метром dв, состоя-щий из ообечайки 7 и двух крышек 2 и 8, стяянутых шпилькамии 1, и пор ршень 3 с возвратн ной пружи иной 4. Вн нутри пнеевматичесского нахо одится маасляный цилиндр ц 6 меньшегго диаметрра dм с по оршнем 55. При под даче сжаттого воздууха с давл лением pв в верхнеее отверсттие поршень 3 идеет вниз и передаетт усилие нна поршеень 5, ко-торый сж жимает масло м и подает п егго через нижнее отверстие о е в гидро оцилиндрр 21 контактной машины. Давление масла pм многократно превышает давление воздуха pв, поскольку м = в в / м. 2.4. Системы охлаждения Интенсивное охлаждение проточной водой сварочного контура и других токоведущих элементов используется практически во всех машинах, за исключением самых маломощных. Действительно, в распространенном диапазоне сварочных токов от 1 до 100 кА при соответствующих активных сопротивлениях от 100 до 10 мкОм в сварочном контуре выделяется от 0,1 до 100 кВт тепловой энергии. Для обеспечения тепловой стойкости и длительной работоспособности токоведущих элементов наиболее интенсивно должны охлаждаться по их внутренним каналам электроды, сварочный трансформатор, тиристорный контактор, а также контакты с относительно высоким переходным сопротивлением. Иногда также наружным поливом охлаждаются и свариваемые детали. На рис. 2.10 приведена типичная схема водяного охлаждения точечной машины. Вода из сети поступает к двум вентилям 1 и 2. При открывании вентиля 1 вода по ветви Г идет к тиристорному контактору 3 и реле протока 4 и далее – на сток в сливную коробку 6. При открывании вентиля 2 вода заполняет распределитель 7 и далее по трем ветвям идет к элементам сварочного контура, после чего через вентили 5 сливается в коробку 6, а затем в канализацию. Ветвь А обеспечивает охлаждение верхней части сварочного контура, Б – трансформатора, В – нижней части сварочного контура. Охлаждение электрода поясняет рис. 2.10, б. Вода штуцером 13 подается в корпус 11 электрододержателя 9 и трубкой 10 подводится во внутреннюю полость электрода 8, обеспечивая его интенсивное охлаждение. Нагретая вода по кольцевой полости между трубкой и электрододержателем возвращается в корпус 11, а затем направляется штуцером 12 к сливу. Гидравлическое реле протока (рис. 2.10, в) контролирует достаточный расход воды через наиболее ответственный и уязвимый токоведущий элемент – 22 тиристоррный конттактор. Вода, В проттекая в ко орпусе 14 4 по каналлу Ж, за счет с явле-ния эжеккции созд дает в отвверстии Е разрежеение, поэттому давлление в полости п Д становиттся ниже атмосфер а рного. Рис. 2.10. Система оохлаждени ия точечной й машины Прри достаточном раасходе вооды мембрана 15 прогибает п тся вниз, поэтомуу усилием штока 177 пружин на 18 сжим мается и клапан 16 6 опускаеется, что приводит п т к срабатыванию микровык м ключателля 20. Посследний дает д разррешение на н запускк электричческой чаасти маши ины на свварку. Пр ри падени ии сетевогго давлен ния воды,, а также снижении и расходаа по приччине засоров в кан нале охлааждения микровым ключателль отклю ючается и этим зап прещает дальнейш д шую рабооту машины. Если и навинтитть гайку 19 1 на што ок 17 глуббже, то ми икровыкл лючатель будет вкл лючатьсяя при болеее высокоом расходе воды. В ррассмотреенной сисстеме охллаждения использу уется парраллельнаая развод-ка воды по четыррем канал лам, прич ем автом матический контролль расход да преду-смотрен только в канале Г с тиристторным контактором, осталльные кан налы кон-тролирую ются тольько визуал льно по н наличию слива с в ко оробку 6,, зато расх ход в нихх может настраиватться по отдельнос о сти с пом мощью реегулировоочных вен нтилей 5.. Реже исп пользуетсся систем ма с послеедователььным обтеканием всех нагр реваемыхх элементоов. В этом м случае увеличиввается гид дравлическое сопрротивление систе-23 мы и становится невозможной раздельная настройка интенсивности охлаждения отдельных элементов, правда, облегчается контроль расхода по единственному стоку. Выше описанная система по рис 2.10 называется разомкнутой, поскольку в ней используется вода из технического водопровода, которая затем сливается в канализацию. Эффективней система с замкнутым водоснабжением, но она требует установки насоса и бака для хранения и охлаждения воды. Приведем некоторые количественные характеристики систем охлаждения. Система должна быть рассчитана на работу при давлении воды в сети 0,15–0,3 МПа, но номинальный режим работы машины должен обеспечиваться при давлении 0,15 МПа. В зависимости от мощности и ПВ машины расход назначается от 200 до 1200 л/ч, однако скорость движения воды по охлаждающим каналам должна быть не выше 4 м/с. 2.5. Электрическая часть и ее характеристики Упрощенная принципиальная электрическая схема точечной машины приведена на рис. 2.11. Такая однофазная машина для сварки на переменном токе нашла наибольшее распространение благодаря относительной простоте и дешевизне. Энергия электрической сети через автоматический выключатель QF, тиристорный контактор VS и переключатель ступеней SA поступает на сварочный трансформатор TM, а после него по сварочному контуру LM передается свариваемым деталям. Кратко охарактеризуем перечисленные элементы электрической цепи. Обычно машина подключается к электрической сети напряжением 380 В с частотой 50 Гц. Маломощные машины могут питаться напряжением 220 В. Автоматический выключатель необходим для ручного включениявыключения машины, а также автоматического выключения в аварийных ситуациях. Обычно с этой целью используют однофазный воздушный выключатель с тепловыми элементами для защиты при небольших перегрузках и электромагнитным расцепителем для защиты при внутренних коротких замыканиях. Тиристорный контактор служит для быстрого включения сварочного тока на этапе «сварка», а также для плавной регулировки тока. Переключатель ступе24 ней используетсяя для ступенчатоой витковвой регул лировки тока. Свварочный й трансфоррматор поонижает напряжени н ие до необ бходимого при свар арке (от 0,,2 до 25 В в разныхх машинаах), одноввременно повышаяя ток (в саамых мощ щных маш шинах доо 300 кА). Сварочн ный (втор ричный) кконтур пр роводит мощный м сварочны ый ток отт трансфоррматора к свариваеемым детталям. Рис. 2.111. Силовая электричесская часть машины пееременногоо тока Электричесские харакктеристиики маши ины дают представвление о ее техно-логическких возмоожностях.. Первичн ное напряяжение тр рансформ матора U1 ниже се-тевого Uс благодааря фазовой регули ировке с помощью п ю тиристор орного кон нтактора.. Среднее значениее первичн ного напрряжения с учетом угла упрравления тиристо-ров ср = ( √ ) . Втторичное напряжен ние холосстого ход да зависи ит от дейсствующегго значе-ния U1, а также от о числа витков в пеервичной w1 и втор ричной w 2 обмото ок, но по-скольку обычно w2 = 1, то U2х = U1 / w1. (2.1)) Длля опредееления сварочног с го тока необходи имо знатть сопротивлениее нагрузки и – свариваемых деталей, д а также внутренне в ее сопроттивление машины.. Сопроти ивление нагрузки н Rсв при тточечной сварке считается с чисто ак ктивным.. При посттановке одиночной о й точки Rсв = rээ, которое заависит от толщины ы и марки и свариваеемых детаалей. При и постановвке следу ующих то очек прихходится уч читыватьь шунтироование токка через первую п тоочку. Вну утреннее сопротиввление маашины Zм складываается из активного а о Rм и реаактивного о Xм сопро отивленийй: м = м+ 25 м. Тогда полное сварочное сопротивление св = ( св + м) + м. Сварочный ток Iсв в данной схеме питания – то же, что и вторичный ток I2, поэтому св = св = ( св м) м . (2.2) Главным параметром машины, указываемым и в ее обозначении, считается наибольший вторичный ток, т. е. ток, определяемый при коротком замыкании машины на максимальной ступени I = м = м м . (2.3) Нагрузочная характеристика машины – это зависимость сварочного тока от сопротивления свариваемых деталей Iсв = f(Rсв) (рис. 2.12, а). С ее помощью можно оценить технологические возможности машины. Например, при сопротивлении нагрузки Rсв = 110 мкОм обе условные машины типов МТ и МТВ обеспечивают одинаковый ток Iсв = 16 кА. Но важно также установить, насколько этот ток стабилен. При сопоставлении нагрузочных характеристик машины переменного тока типа МТ с относительно большим внутренним сопротивлением Zм и машины постоянного тока типа МТВ с малым сопротивлением Zм видно, что машина МТ обеспечивает более стабильный ток. Но при сварке отдельных материалов важней обеспечить стабильность тепловыделения в сварной точке, а не только тока. Например, при сварке легированных сталей по ходу процесса сварочное сопротивление обычно снижается. При падающей нагрузочной характеристике, присущей машинам типа МТВ, это приведет к значительному росту тока, что и компенсирует снижение тепловыделения в деталях. Таким образом проявляется саморегулирование тепловыделения и обеспечивается высокая устойчивость сварочного процесса. Как видно, при использовании машины типа МТВ стабильность тепловыделения выше. Внешние характеристики, т. е. зависимости U2 = f(Iсв) по всем ступеням (рис. 2.12, б), обязательно приводятся в технической документации машины. Они могут использоваться для выбора номера ступени, если на этом графике 26 нанесена также зависимость напряжения на нагрузке от тока Uсв = IсвRсв. Например, в машине марки МТ-1614 сварочный ток 15 кА при сварочном сопротивлении Rсв = 90 мкОм может быть получен на VII ступени. А некоторый избыток мощности можно скомпенсировать плавной регулировкой с помощью тиристорного контактора. Рис. 2.12. Нагрузочные (а) и внешние (б) характеристики точечных машин Теперь охарактеризуем особенности работы электрической части во времени. В каждом цикле длительностью tц интервалы включенного состояния в течение tсв этапа «сварка» регулярно чередуются с интервалами выключенного состояния в течение этапов «проковка – пауза – сжатие». Такой повторнократковременный режим работы принято характеризовать относительной продолжительностью включения ПВ = св ц ∙ 100 %. У точечных машин ПВ обычно не превышает 20 %. В течение tсв на сопротивлении Rм машины выделяется теплота, и поэтому токоведущие и изоляционные элементы электрической части нагреваются, а в последующие этапы цикла остывают. Необходимо, чтобы максимальная температура нагрева не превышала допустимого значения, зависящего от класса изоляции, т. е. ее термостойкости. Для различных изоляционных и полупроводниковых материалов, используемых в контактных машинах, она составляет от 100 до 170 °С. Токове27 дущие элементы сварочного (вторичного) контура в естественных условиях конвективного охлаждения нагреваются выше указанных температур. Поэтому в большинстве точечных машин для охлаждения используется проточная вода. Еще одной характеристикой повторно-кратковременного режима является длительный ток Iдл, т. е. такой, тепловое действие которого в течение tц эквивалентно действию кратковременного (сварочного) тока Iсв в течение tсв: дл = 0,1 св √ПВ. Номинальное значение длительного тока Iдл.ном принимается с округлением Iдл из ГОСТ 10594–80 (разд. 1.2). Оно учитывается при проектировании контактных машин, в частности при расчете площади сечения токоведущих элементов. Технико-экономические показатели электрической части характеризуют ее энергетическую эффективность. Полезная мощность Pсв расходуется для нагрева свариваемых деталей, поэтому св = св св . Энергия же, выделяющаяся внутри машины, приводит к ее бесполезному нагреву, и, таким образом, мощность потерь пот = св м . Поэтому коэффициент полезного действия маши- ны η = Pсв/(Pсв + Pпот) = Rсв/(Rсв + Rм). КПД точечных машин составляет всего 0,1–0,3. Наибольшая часть потерь приходится на сварочный контур, заметно меньше потерь в сварочном трансформаторе. Особенно низок КПД при сварке алюминиевых сплавов, у которых Rсв существенно ниже Rм. Еще одна характеристика экономичности использования машины – это коэффициент мощности cosφ. Он представляет собой отношение активной мощности P= св ( св + активной мощности м ) к полной = св ( св + м) + м и с учетом ре- = св м составляет cosφ = = = ( св ( св м) м) м . Коэффициент мощности точечных машин не превышает 0,6 и снижается при увеличении размеров сварочного контура. Он может быть существенно повышен при сварке на выпрямленном токе. 28 2.6. Сварочные контуры точечных машин Конструктивная схема сварочного (вторичного) контура показана на рис. 2.13. Сварочный контур – это система токоведущих элементов и электрических контактов, обеспечивающая подвод электрического тока от вторичного витка трансформатора к свариваемым деталям. В машинах точечной сварки контур состоит из гибких 4, 6 и жестких 5, 7 шин, консолей 3, 8, электрододержателей 2, 9, электродов 1, 10, а также ряда других элементов. Размеры и конструкция элементов сварочного контура зависят от типа машины, сварочного тока, усилия сжатия, необходимой формы рабочего пространства. Чем дальше расположены электроды от трансформатора, тем больше вылет и тем больше размеры деталей, которые могут быть сварены на данной машине. Однако увеличение вылета l и раствора h вызывает рост сопротивления вторичного контура и мощности, потребляемой из сети. Ориентировочно индуктивное сопротивление сварочного контура при отсутствии в нем ферромагнитных масс можно рассчитать по соотношению Xск = (lh)0,73 мкОм (если l и h исчислять в см). Поэтому величина вылета l вполне определенна для каждой машины и должна соответствовать стандарту или техническому условию на машины, например 300, 500, 800, 1200, 1500 или 1700 мм. Величина раствора h увеличивается с ростом вылета, но в любом случае оказывается не менее 100 мм. Контакты – участки соединения токоведущих элементов сварочного контура – имеют переходное сопротивление всего в несколько микроом. Но при большой величине проходящего по ним сварочного тока потери энергии в них могут достигать нескольких киловатт. Поэтому при сборке контакты зачищают до металлического блеска и надежно стягивают болтовыми соединениями, а при эксплуатации охлаждают проточной водой, регулярно зачищают и контролируют величину переходного сопротивления. 29 Рис. 2.13. Сварочнный контур р точечной машины Верхняя и нижняя консоли, соединенные ши инами с ттрансформатором,, подводятт ток к эллектродод держателлям. Они также пеередают м механичесское уси-лие сжаттия на сваариваемы ые детали и. Нижняяя консольь имеет воозможноссть пово-рота воккруг оси и сдвига в продолььном напр равлении. Это обллегчает реегулиров-ку соосн ности элекктродов и переналладку маш шины в зависимоссти от фо ормы сва-риваемы ых узлов. Кроме то ого, нижн нюю конссоль вместте с нижнним крон нштейном м можно перемещатть вверх-ввниз для н настройки раствор ра. Эллектродод держатели и служатт для креепления электродо э ов, одноввременноо являясь силовым ми и токо оведущим ми элемен нтами. Их изготоввляют изз медныхх сплавов с высокой электро опроводи имостью и интенси ивно охлааждают пр роточной й водой. Электроды непосред дственно подводяят сварочн ный ток к деталям м и сжи-ом. Треббования к ним изл ложены в ГОСТ 14111–900 мают деетали друуг с друго «Электр оды пряямые дляя контакттной точ чечной св варки. Т Типы и размеры» р » 2 Главвный парааметр элеектрода – диаметрр Dэ – наззначаетсяя (рис. 2.114, табл. 2.1). от 10 до 40 мм в зависимос з сти от мааксимальн ного усил лия сжатиия (соотвеетственноо от 2,5 доо 40 кН). 30 Рис. 2.14. Прямые электроды для точечной сварки Таблица 2.1 Форма рабочей поверхности электрода зависит от его назначения. Тип А имеет сферическую рабочую поверхность, стойкую к смятию и износу и рекомендуемую при сварке легких сплавов, таких как алюминий. Тип В имеет форму усеченного конуса, причем диаметр наконечника электрода dэ является важным параметром режима точечной сварки, поскольку концентрирует тепловыделение в свариваемых деталях и определяет размер ядра сварной точки dя. Диаметр наконечника зависит от толщины s свариваемых деталей и определяется по соотношению dэ = 2s + 3 мм. Электрод типа В используется при сварке стали и большинства других конструкционных материалов. Тип D имеет сме31 щенную относиттельно осси электррода рабо очую пов верхностьь и обесспечиваетт близкое располож жение сваарной точчки к стенке свари иваемых деталей. Посадоч-л элеектрода и имеет кону усность 1 : 10 (у боольших эл лектродовв ная поверрхность любого 1 : 5) дляя надежноого механ ническогоо и электр рического о контактта с электтрододер-жателем. Внутрен ннее отвеерстие прредназнач чено для подвода п оохлаждаю ющей во-ды. На цилиндррической поверхноости элеектрода могут м вы ыполнятьсся лыски и о ия съема электрода э а с электррододержаателя. с размером под кллюч для облегчени В ззависимости от ко онфигурац ции электтроды дл ля точечноой сварки и подраз-деляютсяя на прям мые и фиггурные. Ф Фигурныее электрод ды исполльзуются для д свар-ки сложн ных деталлей с затр рудненны ым подход дом для электродо э ов к свари иваемомуу изделию. Они моггут быть изогнутым и ми (рис. 2.15, 2 а) или составнными (рисс. 2.15, б).. Для одн носторонн ней микросварки может исспользовааться сдввоенный электрод д (рис. 2.155, в). Рис. 2.15. Фигурные Ф электроды ы для точечной сваркии Прри сварке электрод ды нагревваются до о высоких х темпераатур за сч чет тепла,, выделяю ющегося в них при и протекаании тока, а также за счет ппередачи тепла отт свариваеемых детаалей. Поээтому элеектроды изготовля и яют из маатериаловв с высо-кой элекктро- и тееплопроводностью ю, обычно о из медн ных сплаавов. Нагр рев элек-тродов и имеет цикклический й характеер (рис. 2..16), при длительнной сварк ке с боль-шим колличеством м точек теемпературра рабочеей поверх хности эллектродов нараста-ет постеп пенно – по п экспон ненте, а в импульссе свароч чного токаа на нее наклады-ваются ккратковрееменные пиковые импульссы. Температура ззависит от о тепло-32 проводноости матеериала эл лектрода и сваривваемого металла, м оот темпа сварки и условий охлажден ния электтрода. Прри точечн ной сваркее сталей Tmax может дости-гать 7500 °С, а прри сваркее легких сплавов – 400 °С. Интенсиивное вн нутреннеее охлажден ние элекктродов проточноой водой й позволяет сниззить тем мпературуу наружноой (рабочеей) поверх хности эллектрода в 2–3 раза. Рисс. 2.16. Наггрев электр родов при еестественно ом (1) и иск кусственноом (2) охлаждении Дрругим факктором, снижающи им работо оспособн ность элекктродов, являются я я высокие сминаю ющие нап пряжения , развиваающиеся в контаакте «элеектрод – деталь». С учетом м высокой й темпер атуры электрода эти э напряяжения мо огут пре-высить п предел теекучести и вызватьь деформ мацию (см мятие) егоо рабочей й поверх-ности. Работоспособность электродда на смяятие зависит от фоормы его о рабочей й поверхноости и тввердости материалла. На сф ферическо ой поверххности ни иже кон-центраци ия напряж жений и меньше еее повреж ждение. Сохранени С ию высок кой твер-дости сп пособствуует интен нсивное вводяное охлажден ние электтрода, но о оно жее снижает выносливость элеектродногго металл ла из-за ци иклическиих теплоссмен, чтоо может ввызвать растрески р ивание р абочей части. ч Тв вердость повышаеется при и нагартоввке (поверрхностном м упрочн ении) маттериала, поэтому п ээлектроды ы обычноо получаю ют методоом холодного преессованияя. Твердость меднного элек ктродногоо металла повышаю ют его леггированиеем Cd, Crr, Ag, Ni. Особеннно полезны ы микро-добавки Ti, Be, Zi, Z поскол льку они и повышаают темпеературу ррекристал ллизации,, т. е. сняттия нагарттовки в результатее нагрева электрод да. К сожаалению, легировал ние медн ного сплаава привод дит к сни ижению его электр ропроводнности в ср равнении и 33 с чистой медью, поэтому суммарно в электродный сплав вводят не более 2 % легирующих. Специфической особенностью работы электродов при сварке легких сплавов является налипание свариваемого металла на рабочую поверхность электродов и переход металла электрода на поверхность детали. В процессе эксплуатации форму рабочей поверхности электрода периодически (после сварки нескольких десятков или сотен точек) восстанавливают, как правило, не снимая с электрододержателя, с помощью ручного инструмента – напильника или специального фрезерного устройства. После нескольких правок, и особенно при значительном повреждении рабочей поверхности, электрод перетачивают на токарном станке. И так несколько раз, пока расстояние от внутреннего сверления до рабочей поверхности электрода не снизится с начального (около 15 мм) до 3–5 мм. Полная стойкость электродов, изготавливаемых по ГОСТ 14111–90 (с наружным посадочным конусом), обычно не превышает 20000 сварок. Итак, для обеспечения необходимой эксплуатационной работоспособности электродный металл должен иметь высокие электро- и теплопроводность, твердость и температуру рекристаллизации и низкую склонность к массопереносу в контакте «электрод – деталь». Оптимальное выполнение перечисленных требований достигается при использовании медных бронз. Чистая медь, например холоднотянутая марки М1, имеет низкую температуру рекристаллизации 200 °С, поэтому используется редко и только при сварке алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Для этих же целей полезней использовать кадмиевую бронзу БрКд1 и сплав с небольшой (0,1 %) добавкой серебра БрСр. Их электропроводность составляет не ниже 90 % от электропроводности меди, зато твердость в нагартованном состоянии на 20–40 % выше, чем у меди, а температура рекристаллизации достигает 360 °С. Для сварки сталей и титановых сплавов используют дисперсионно твердеющие сплавы с меньшей электропроводностью (до 80 %), но с более высокими твердостью и температурой рекристаллизации: хромовую бронзу БрХ (до 1 % Cr), хромокадмиевую БрХКд и хромоцир34 кониевую ю БрХЦрр. Еще бол лее высоккой тверд достью об бладает ниикельбериллиеваяя бронза Б БрНБТ, реекомендуеемая для ссварки жааропрочн ных сплаввов. 2.77. Свароч чные тран нсформааторы Коонструкциия трансформатоора привеедена на рис. 2.17 . Основн ные части и трансфоррматора – это пер рвичная 1 и вторич чная 2 об бмотки, м магнитопр ровод 5 и рама из д двух полоовин 3 и 6, стянуттых шпил льками 4. Кроме ниих в состав транс-форматора входятт изоляци ионные деетали и кр репежныее элементты. Рис. 2.17. Сваарочный тр рансформаттор Свварочный трансфор рматор п понижает первичное напряж жение (н несколькоо ниже сеттевого 2220 или 380 В) до н необходим мого при и сварке ((0,2–25 В) и одно-временноо повышаает ток до о несколььких кило оампер и даже дессятков и сотен с ки-лоампер.. Его перрвичная обмотка сооединяеттся с сетью через ттиристорный кон-тактор, а к втори ичной обм мотке по дключаеттся сваро очный коннтур со свариваес мыми дееталями. При П подаче напряж жения на первичну ую обмоттку в ней возника-ет ток, н наводящи ий в магн нитопровооде перем менный магнитный м й поток. Этот по-ток, прон низывая вторичную в ю обмоткку, индуцирует в ней н электрродвижущ щую силуу (ЭДС), ккоторая прри отсутсттвии нагррузки созд дает напряжение хо холостого хода U2х. После заамыканияя цепи вто оричной ообмотки через ч свар рочный кконтур и свариваес мые детаали возни икает сварочный тток Iсв. Сттупенчатаая (грубаая) настро ойка токаа осуществвляется за счет изменения числа виттков перв вичной оббмотки, плавная п – 35 за счет фазовой регулировки первичного напряжения с помощью тиристорного контактора. Магнитопровод (сердечник) может быть броневого или стержневого типа. Наиболее распространенный броневой магнитопровод (рис. 2.18, а) имеет три стержня, причем обмотки надеваются только на средний стержень большого сечения, а крайние стержни половинного сечения служат только для замыкания магнитного потока. Магнитопровод шихтуется (набирается) из тонких (0,35– 0,5 мм) лакированных пластин трансформаторной высококремнистой (до 4 % Si) стали – для снижения потерь на вихревые токи. Сначала магнитопровод набирают из Ш-образных пластин 2, а после укладки в него пакета первичных и вторичных обмоток дошихтовывают (закрывают) узкими пластинами 1. Стержневой магнитопровод имеет П-образную форму, он используется в трансформаторах малой мощности. Рис. 2.18. Узлы сварочного трансформатора Первичная обмотка может быть дисковой или цилиндрической. Обычно она секционируется, т. е. имеет отпайки для соединения с переключателем ступеней. Дисковую обмотку разбивают на несколько частей – дисков (рис. 2.18, б). Каждый диск навивают из медного (реже – алюминиевого) изолированного ленточного провода 4 в один ряд с укладкой межвитковой изоляции 3, а снаружи изолируют киперной лентой 1, после чего пропитывают электротехническим лаком для упрочнения и надежной изоляции. Таким образом, диск имеет форму плоского круга с внутренним отверстием, совпадающим по размерам с сечением среднего стержня магнитопровода. Каждый диск имеет изолирован36 ные выводы 2 для соединения с контактами переключателя ступеней. Цилиндрическая обмотка используется в трансформаторах малой мощности и навивается из провода круглого или квадратного сечения в несколько рядов и несколько изолированных слоев. Вторичная обмотка спаивается из медных деталей (иногда отливается из алюминия). Она имеет, как правило, всего один виток, но для улучшения охлаждения разбивается на несколько параллельных дисков (рис. 2.18, в). Каждый диск 4 вырезается из листа толщиной до 10 мм и имеет С-образную форму. Диски впаиваются в две массивные колодки 2. Для соединения колодок со сварочным контуром используются шпильки 3 или винты. Обычно вторичная обмотка охлаждается проточной водой, для чего по периферии дисков припаивается трубка 1, а в колодках сверлятся каналы, к которым вода подводится с помощью двух штуцеров 5. Монолитные блоки обмоток с заливкой эпоксидным компаундом применяются в большинстве конструкций современных трансформаторов. Здесь первичные обмотки собираются со вторичной обмоткой и разделяющими их изоляционными пластинами, после чего помещаются в форму для заливки. В эту форму заливается жидкая смесь, состоящая из эпоксидной смолы, отвердителя и кварцевого песка в качестве наполнителя. Смесь затекает в зазоры между обмотками и после ее полимеризации образуется монолитный блок, имеющий высокую электрическую и механическую прочность. Надежная изоляция обмоток друг от друга и от магнитопровода, а также устранение их взаимных перемещений многократно повышают эксплуатационную надежность трансформатора в целом. Недостатком таких трансформаторов является низкая ремонтопригодность: неисправная обмотка или ее часть не могут быть заменены. В трансформаторах малой мощности один виток вторичной обмотки состоит из многослойного пакета медных лент и навивается непосредственно на первичную обмотку. Последняя обычно навивается рядами в несколько слоев с межслойной изоляцией и имеет цилиндрическую форму с несколькими отпайками. В таком трансформаторе используется только воздушное охлаждение. 37 Ступенчатая регулировка сварочного тока обычно выполняется за счет изменения числа витков первичной обмотки w1 . Иногда меняют и число витков w2 с 1 на 2. Последний прием используется при необходимости получения относительно высокого напряжения холостого хода U2х >10 В, например в переносных машинах, отличающихся большим сопротивлением сварочного контура. Стандартом ГОСТ 297–80 регламентированы следующие правила ступенчатой регулировки. Число ступеней должно быть не менее 4, номинальный режим соответствует предпоследней ступени. В машинах со ступенчатой регулировкой кратность изменения напряжения холостого хода U2хmax / U2хmin должна быть не менее 2, а шаг регулировки между соседними ступенями – не более 1,2. В машинах с комбинированной ступенчато-фазовой регулировкой переключатель ступеней должен обеспечивать кратность U2хmax / U2хmin не менее 1,4. Распространены три варианта витковой регулировки первичной обмотки. В простейшей схеме используется только один переключатель SA (рис. 2.19, а). При его переключении по порядку увеличения номера n ступени (1...4) число витков w1.n уменьшается в сравнении с числом витков на первой ступени w1.1. Как показано в разд. 2.5, при уменьшении числа витков w1 увеличивается напряжение холостого хода U2х (2.1), а поэтому и сварочный ток Iсв (2.2). В рассмотренной схеме сетевое напряжение приложено только к части w1.n витков первичной обмотки, а на концах ее с числом витков w1.1 напряжение будет увеличиваться по соотношению U1max=U1w1.1 / w1.n. Такое увеличение вступает в противоречие с требованиями безопасности, поэтому кратность U2хmax / U2хmin ограничивают величиной 1,5, а саму схему рекомендуют только для маломощных машин. Более эффективна схема с двумя переключателями (рис. 2.19, б). В ней переключатель SA1 используется для грубой, а переключатель SA2 – для более тонкой регулировки. В этом случае число ступеней увеличивается по крайней мере в 2 раза (если переключатель SA1 имеет два положения). Настолько же увеличивается и кратность U2хmax / U2хmin регулировки, поскольку на высших ступенях безопасность гарантируется благодаря отключению левой секции об38 мотки. Недостатком этой схемы считается перерасход обмоточного провода, поскольку, например, на последней ступени в работе участвует только несекционированная часть правой секции. а б в Рис. 2.19. Способы ступенчатой регулировки тока Наибольшее распространение в машинах средней и большой мощности находит схема с последовательно-параллельным соединением отдельных секций, в которой на любой ступени используются все секции – меняется лишь их попарное соединение (рис. 2.19, в). Обычно используется три пары секций (a1-a2, b1-b2, c1-c2) и три переключателя SA1, SA2, SA3, что при двух положениях каждого переключателя (последовательное или параллельное соединение внутри пары) дает общее количество ступеней 23 = 8. При этом числа витков в секциях назначаются в соответствии со следующей закономерностью: если в секциях a1 и a2 по m витков, то в секциях b1 и b2 – по 2m , а в секциях c1 и c2 – по 4m. На первой ступени все переключатели устанавливаются в положение 1, обеспечивая последовательное соединение всех секций. При этом общее количество витков w1.1= m + m + 2m + 2m + 4m + 4m = 14m. На второй ступени переключатель SA1 устанавливается в положение 2, обеспечивая параллельное соединение секций a1 и a2, тогда как остальные переключатели по-прежнему обеспечивают последовательное соединение. Общее количество витков при этом уменьшится до w1.2 = 13m и т. д. На последней восьмой ступени w1.8 = 7m. Таким образом, последовательно-параллельная схема обеспечивает достаточную кратность регулировки напряжения холостого хода U2хmax / U2хmin= w1.1/w1.8 = 2, экономное использование обмоточного провода и соблюдение требований безопасности. 39 Cварочные трансформаторы специальной конструкции, у которых форма магнитопровода максимально приближена к контуру деталей, способствуют сокращению размеров сварочного контура и сопротивления машины. Например, в машинах для сварки труб часто используют кольцевой трансформатор, в котором магнитопровод представляет собой кольцо, набранное из электротехнической стали. На магнитопроводе равномерно распределена первичная обмотка, а вторичный виток, выполненный в виде пустотелого кольца коробчатой формы, присоединен с помощью гибких шин непосредственно к губкам, в которых зажимаются концы труб. 2.8. Тиристорные контакторы Принцип действия тиристорного контактора рассмотрим с помощью упрощенной электрической схемы (рис. 2.20, а). Такие контакторы входят в состав практически любой машины для точечной сварки, за исключением самых примитивных для монтажного или бытового применения, где может использоваться электромагнитный контактор. Ранее наиболее мощные машины комплектовались игнитронным (ртутным) контактором, но в настоящее время он вытеснен и из этой области применения. Кроме основной функции быстрого и многократного включения сварочного тока в цикле сварки, тиристорный контактор используется еще для фазовой регулировки величины тока. Силовая часть контактора состоит из двух встречно-параллельно соединенных полупроводниковых приборов – мощных тиристоров VS1 и VS2, включенных последовательно в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора. В состав контактора входит также система управления, собранная из слаботочных элементов и управляемая регулятором цикла. Регулятор цикла вырабатывает, а импульсный трансформатор TV передает на тиристоры управляющие импульсы uу, следующие друг за другом с частотой 100 Гц (т. е. через 0,01 с) и отстающие от фазы сетевого напряжения uс на угол управления α (рис. 2.20, б). По рис. 2.20, в рассмотрим, как с помощью контактора включается первичный ток i1. Пусть в первом полупериоде в момент t1 на анод тиристора VS1 40 от сети пришел положительный потенциал сетевого напряжения uс. Но тиристор откроется позже, в момент t2, когда от регулятора цикла придет управляющий импульс. Этот импульс обмоткой I трансформатора TV будет передан на управляющий электрод тиристора VS1, как показано на рис. 2.20, а тонкой линией. В результате тиристор открывается и по первичной обмотке сварочного трансформатора пойдет ток i1, путь которого также показан тонкой линией. Рис. 2.20. Работа тиристорного контактора 41 Прекратится ток в момент t3, когда будет исчерпана энергия первичной обмотки. На рис. 2.20, в график тока i1 в первом полупериоде показан в виде отрезка синусоиды в интервале t2–t3. С начала второго полупериода описанные процессы повторятся, но уже с участием тиристора VS2. При этом график тока i1 отразится в интервале t4–t5. Таким образом, по первичной обмотке сварочного трансформатора идет переменный ток i1, который наводит во вторичной обмотке сварочный ток iсв = i2 (рис. 2.20, г). Для выключения сварочного тока регулятор по истечении настроенного времени сварки tсв перестает подавать управляющие импульсы. Длительность пропускания первичного тока, а следовательно, и длительность этапа «сварка» tсв кратна времени полного периода 0,02 с. В контакторе без модуляции тока все импульсы первичного тока, в том числе и первый, появляются с одинаковым углом управления α, что гарантирует стабильность тока и времени на этапе «сварка», а в итоге – стабильность тепловыделения в каждой сварной точке. Такой контактор называют синхронным, в отличие от электромагнитного, включение и выключение которого могут прийтись на произвольный момент синусоиды сетевого напряжения (асинхронно). Теперь разберемся, как с помощью контактора выполняется фазовая регулировка сварочного тока. Как следует из рис. 2.20, в, график первичного тока i1 имеет прерывистый характер. Чем больше угол управления α = ω(t2 – t1), тем меньше угол проводимости тиристоров λ = ω(t3 – t2) и меньше действующее значение первичного тока I1, а поэтому и вторичный, т. е. сварочный ток Iсв. Ориентировочно сварочный ток можно вычислить по соотношению св = , с[ ( св )] (2.4) Таким образом, плавная регулировка сварочного тока выполняется изменением угла управления тиристорного контактора, который в свою очередь управляется фазовращающим устройством в составе регулятора цикла. При назначении угла α следует согласовывать его с углом φ сдвига фаз. Дело в том, что при точечной сварке на переменном токе из-за большой индуктивности сварочного контура даже кривая тока полнофазного включения i1п отстает от 42 кривой напряжения сети uс на угол φ (рис. 2.20, в). Рационально открывать тиристоры после момента естественного перехода тока через нуль, когда α > φ, как и показано на рисунке. В этом случае импульсы первичного тока с самого начала имеют одинаковую амплитуду и длительность, что полезно и для технологии, и для оборудования. При α = φ обеспечивается полнофазное включение тиристоров с током i1п. Если все же тиристоры открывать раньше, когда α < φ, то в силовой цепи возникает переходный процесс с большим начальным импульсом тока i1 при амплитуде, до двух раз превышающей настроенный ток. При этом трансформатор и сварочный контур испытывают мощный электродинамический удар, а в сварном соединении может возникнуть прожог. Кроме того, с помощью фазовой регулировки можно обеспечить плавное нарастание сварочного тока при выполнении каждой сварной точки (рис. 2.20, д). Это может оказаться полезным, например, при сварке материалов с большой жесткостью, таких как высоколегированные стали, поскольку постепенный нагрев точки предупреждает возможный выплеск. Так же легко обеспечить и плавное снижение тока в конце сварки. Функция плавного изменения тока называется модулированием. Наконец, фазовая регулировка может использоваться при многоимпульсной сварке. Особенно эффективно использование кроме мощного сварочного импульса начального подогревающего импульса и конечного термообрабатывающего импульса Тиристорный контактор марки КТ-07 – серийная конструкция, предназначенная для комплектования однофазных машин переменного тока мощностью до 150 кВА (рис. 2.21). Он включается последовательно в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора ТМ. В его состав входят два встречнопараллельно включенных тиристора VS1, VS2 марки Т171-250 (380 В, 250 А). Штыревые тиристоры установлены на массивных ребристых алюминиевых охладителях и, таким образом, охлаждаются за счет естественного конвективного теплообмена с окружающим воздухом. Их управляющие электроды получают сигналы на включение от регулятора цикла с помощью импульсного трансформатора TV. Резисторы R4 и R5 ограничивают амплитуду управляющих импульсов, а диоды VD2 и VD3 отсекают импульсы отрицательной полярности. 43 Конденсаторы С22 и С3 предупреж п ждают случайные включенния тириссторов отт сигналовв помех. Для Д защи иты тириссторов от скачков напряжен н ния в сети и исполь-зуется цеепочка R11-C1, а таакже вари истор RU – резисто ор, сопроттивление которогоо при переенапряжен ниях резк ко снижаеется, так что чрезм мерный тток замык кается че-рез него, а не черрез тириссторы. Прредусмотр рена такж же цепь ииндикаци ии полно-фазного включения тиристторов на базе лам мпы тлеющ щего разрряда VL с элемен-тами VD D1, R2, R3. Лампа горит, г покка угол управлени у ия тиристторов мен ньше углаа сдвига ф фаз в перввичной цепи ц свар очного тр рансформ матора (αα < φ). Таакую ава-рийную ситуацию ю исправл ляют, полльзуясь подстроеч п чным резиистором «cos « φ» в составе ррегуляторра цикла так, чтоббы при мааксимальн ной настрройке фаззовой ре-гулировкки свароч чного ток ка получи ить оптим мум (α > φ), φ при ккотором лампа л по-гаснет. Рис. 2.21. Тириисторный контактор КТ-07 К Дру ругие конт такторы ы отличаю ются номинальным м током и способ бом охла-ждения. В более мощных контактоорах вмессто штыр ревых исппользуются табле-точные ттиристоры на 500 0, 800 и 1250А с водяным м охлажддением. Контроль К ь охлажден ния выпоолняется с помощ щью термореле, оттключающ щего маш шину при и достижен нии охлад дителями и температтуры 60 °С. ° 2.99. Регулятторы цик кла точеч чной сварки Наазначениее регулято оров закллючается в автомаатическом м управлеении про-цессом тточечной сварки. В настоящ щее времяя использу уются ком мпактныее универ-сальные регулятооры, как правило, п п пригодны ые для ком мплектоввания люб бой одно-фазной м машины переменн п ного тока. Исполнительным ми устроййствами такой т си-44 стемы управления являются тиристорный контактор и электропневматический клапан (иногда два клапана). Регулятор выполняет программное включениевыключение исполнительных устройств, обеспечивая тем самым необходимую последовательность и длительность отдельных этапов процесса сварки. Кроме того, регулятор вместе с тиристорным контактором используется для плавной регулировки сварочного тока, а иногда еще и для программного изменения его в процессе выполнения каждой точки. Типовые циклограммы работы точечных машин представлены на рис. 2.22. Простейший цикл (рис. 2.22, а) содержит четыре позиции (этапа), следующих друг за другом по порядку «сжатие – сварка – проковка – пауза», причем регулятор обеспечивает раздельную настройку соответствующих длительностей tсж, tсв, tпр, tп. При многоимпульсной сварке (рис. 2.22, б) регулятором настраиваются длительность импульсов tи и пауз tпи между ними, а также количество импульсов n. При сварке закаливающихся сталей может использоваться двухимпульсная сварка (рис. 2.22, в) с отдельной настройкой параметров второго (отжигающего) импульса Iотж и tотж. При сварке алюминиевых сплавов может быть рекомендован цикл с переменным усилием сжатия (рис. 2.22, г). Для обеспечения независимой настройки сварочного Fсв и ковочного Fков усилий регулятор должен управлять работой двух электропневмоклапанов. Рис. 2.22. Циклограммы точечной сварки 45 Регуляторы на основе интегральных микросхем обеспечивают цифровой отсчет всех этапов цикла с дискретностью 0,02 с. Это регуляторы контактной сварки типа РКС-502, РКС-801 и др. Рассмотрим устройство и назначение регулятора РКС-502 (рис. 2.23). На передней панели регулятора размещены: 1, 2, 3, 4, 5 – переключатели задания длительности этапов в десятках и единицах периодов (соответственно «предварительное сжатие», «сжатие», «сварка», «проковка», «пауза»); 6 – переключатель для настройки тока («нагрев»); 7, 8, 9, 10 – светодиоды индикации (соответственно «клапан», «сварка», «аварийное отключение при перегрузке», «сеть включена»); 11 – плавкий предохранитель; 12 – переключатель режима работы (с током – без тока); 13 – выключатель стабилизации тока; 14 – множитель числа периодов (х4 – х1); 15 – переключатель замкнутого и разомкнутого цикла (серия точек – одиночная сварка). Рис. 2.23. Внешний вид регулятора РКС-502 46 Регулятор выполнен на интегральных микросхемах серии К155 и др. (логические элементы, триггеры, счетчики, регистры, дешифраторы, усилители) и выполняет следующие функции: задание цикла из пяти этапов: предварительное сжатие – сжатие – сварка – проковка – пауза; настройка каждого из этапов от 1 до 99 периодов стандартного переменного напряжения (от 0,02 до 1,98 с) с возможностью увеличения в четыре раза – до 396 периодов; плавная фазовая регулировка тока с помощью тиристорного контактора в интервале 100–50 % от настроенного переключателем ступеней; стабилизация тока с точностью ±3 % при колебаниях напряжения сети; автоматическая коррекция угла управления с учетом сдвига фаз между напряжением и током конкретной машины (α > φ); возможность внешнего дистанционного управления током и временем сварки от систем автоматического управления сваркой; рассредоточение моментов включения тока у нескольких одновременно работающих в цехе точечных машин. Типовая циклограмма работы регулятора приведена на рис. 2.24. В режиме «одиночная точка» регулятор после его запуска кнопкой на машине (педалью) отрабатывает только один цикл от «предварительного сжатия» до «паузы». В режиме «серия точек» при постоянно нажатой кнопке циклы непрерывно повторяются, но при выполнении второй и последующих точек этап «предварительное сжатие» исключается и вслед за «паузой» сразу следует «сжатие». Наиболее важный параметр цикла, время «сварки» tсв, а также сварочный ток Iсв могут корректироваться действием внешних систем автоматического управления. Например, по сигналу дилатометрического датчика, обнаруживающего расширение свариваемых деталей в результате полного расплавления точки, время «сварки» ограничивается величиной tсв, т. е. ток отключается ранее настроенного времени tсв, чем предупреждается конечный выплеск. Возможно 47 также программное изменение тока от начального значения Iсв.н до конечного Iсв.к с целью плавного нарастания (модулирования) для предотвращения начального выплеска. Рис. 2.24. Циклограмма регулятора РКС-502 Для более равномерной загрузки питающей сети при работе большого числа точечных машин предусмотрено последовательное (неодновременное) включение сварочного тока. С этой целью на время протекания сварочного тока в машине на ее выходе появляется сигнал Uзапр, запрещающий включение тока в других машинах. И наоборот, в данной машине может появиться этап «задержка», не допускающий включения тока до снятия запрета от других машин. Регуляторы на основе микропроцессоров – это новейшее поколение управляющих систем точечной сварки. Архитектуру микропроцессорного регулятора, т. е. его устройство, как оно представляется пользователю, рассмотрим на примере блок-схемы контроллера контактной сварки ККС-01 (рис. 2.25). Он состоит из трех конструктивно независимых частей: основной блок, блок питания и датчик тока. Блок питания включается в ту же сеть, что и вся машина, и снабжает контроллер постоянным напряжением = 24 В и переменным напряжением ~17,5 В. Кроме того, блок по каналу «Обм. СИ» передает сигнал для синхронизации работы контроллера с сетью. Датчик тока представляет собой пояс Роговского, надеваемый на любой элемент сварочного контура машины. Сиг48 нал на егго выходее пропорц ционален dIсв / dt, поэтому п сигнал с даатчика дал лее инте-грируютт. В ссостав оссновного блока вхходят три печатные платы с внешни ими орга-нами упрравления и контро оля: пультт, процесссор и усттройство связи с объектом. о . Обмен и информац цией межд ду платам ми произзводится по восьм миразрядн ной шинее данных D D0-D7, уп правляем мой с проц цессора командам к и чтения RD, запи иси WR и выбора уустройствва CS. На плате пул ульта устаановлена псевдосен п нсорная клавиатук ра для н настройки и режима и линейкка из сем ми цифровых индиикаторов для кон-троля наастраиваем мых вели ичин. Здессь же фор рмируютсся сигналы ы начальн ной уста-новки Reeset и запррос на пр рерываниее Int. Про оцессор вы ыполняетт все логи ические и арифметтические операции и, необхоодимые для д управ вления свварочным м процес-сом. Упрравляющаая програамма храанится в перепрогграммируе уемом зап поминаю-щем усттройстве процессо п ра, а чиссленные значения з параметр тров цикл лограммы ы конкретн ного режи има приходят от п пульта в оперативн о ное запом минающеее устрой-ство процессора. Рис. 2.25. 2 Блок-ссхема конттроллера КК КС-01 49 С платы процессора на пульт поступают сигналы выбора режима C/D и тактовая частота CLK. Во время сварки в процессор приходит также сигнал о фактическом значении тока от датчика. Ввод и вывод дискретных сигналов производятся через плату устройства связи с объектом. Эта же плата формирует команды для включения тиристорного контактора КТ и двух электропневматических клапанов К1 и К2. Рис. 2.26. МП-регулятор РКМ-805 Микропроцессорный регулятор РКМ-805 – характерный пример последнего поколения (рис. 2.26). По внешнему виду передней панели поясним порядок пользования регулятором: 1 – индикация пуска машины; 2 – индикация работы тиристорного контактора; 3, 4 – индикация работы электропневмоклапанов; 5 – индикация готовности к сварке; 6 – жидкокристаллический индикатор (ЖКИ); 7 – кнопки перебора задаваемых или измеряемых параметров; 8 – кнопка выбора режима из памяти; 50 9, 10 – кнопки увеличения-уменьшения параметра режима; 11 – выбор режима (с током – без тока); 12 – выбор цикла точечной сварки (автоматический – одиночный); 13 – коэффициент мощности (измеряемый – задаваемый); 14 – удвоение длительности настроенного параметра (х2 – х1); 15 – выбор 8- или 6-этапного цикла; 16 – замок для защиты режимов в памяти; 17 – индикация измеряемых параметров (сварочный ток I1 в кА – ток термообработки I2 в кА – коэффициент мощности – сварочный ток в % от полнофазного – количество сварок – напряжение сети); 18 – индикация задаваемых параметров (сварочный ток в % от полнофазного – количество импульсов сварочного тока – ток термообработки в % от полнофазного – количество импульсов тока термообработки – номер типа циклограммы по усилию сжатия – длительность нарастания тока – коэффициент мощности – минимально допустимое напряжение сети – диапазон ступенчатой регулировки тока – количество сварок); 19 – индикация задаваемых длительностей этапов (предварительное сжатие – сжатие – импульс сварочного тока – интервал между импульсами сварочного тока – интервал между импульсами тока сварочного и термообработки – импульс тока термообработки – интервал между импульсами тока термообработки – задержка проковки – проковка – пауза). Регулятор выполняет следующие функции: ввод и вывод на ЖКИ в цифровой форме параметров режима сварки; настройка циклограммы точечной сварки из восьми позиций («предварительное сжатие – сжатие – сварка – интервал – термообработка – задержка – проковка – пауза», каждая длительностью от 0 до 510 полупериодов, т. е. до 5,1 с, а при удвоении длительности – до 10,2 с) или из шести позиций (без термообработки); настройка времени сварки, состоящего из нескольких импульсов (до 10), и с возможностью модулирования – плавного нарастания в течение 40 полупериодов, т. е. до 0,4 с; 51 выбор одного из четырех типов цикла по сжатию – с разной последовательностью включения двух электропневмоклапанов для необходимого чередования сварочного и ковочного усилий; настройка тока в абсолютных величинах (от 2,5 до 100 кА) и в процентном отношении к полнофазному значению (от 30 до 99 %); фазовая регулировка тока с помощью тиристорного контактора с учетом заданного или измеренного коэффициента мощности машины и с обратной связью по действительному току, измеренному с помощью индуктивного датчика; измерение и индикация на ЖКИ фактических значений сварочного тока и тока термообработки, коэффициента мощности и напряжения сети; задание значения коэффициента мощности машины как параметра режима; хранение в оперативном запоминающем устройстве до 8 настроенных режимов; подсчет количества сварок с возможностью постепенного увеличения сварочного тока по мере износа (расплющивания) электродов; контроль состояния машины и сварочного процесса с выдачей сообщения о неисправности (МАЛО или ВЕЛИКО НАПРЯЖЕНИЕ СЕТИ, задаваемый СВАРОЧНЫЙ ТОК НЕ ДОСТИЖИМ на данной ступени, КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ задан некорректно, РЕСУРС ЭЛЕКТРОДОВ исчерпан). 2.10. Разновидности силовых электрических схем В зависимости от рода сварочного тока различают следующие типы точечных машин: однофазные переменного тока стандартной частоты; трехфазные с выпрямлением тока во вторичной цепи; трехфазные низкочастотные; инверторные; конденсаторные. 52 Однофазные машины переменного тока среди перечисленных схем питания нашли наибольшее распространение. Работа такой системы питания пояснена ранее в разд. 2.5. Электрическая схема однофазной машины включает контактор, переключатель ступеней и понижающий трансформатор (см. рис. 2.11). Достоинства данной схемы – относительная простота преобразования энергии и широкие возможности регулирования длительности и величины сварочного тока (рациональны значения наибольшего вторичного тока от 5 до 70 кА), что позволяет сваривать детали из различных металлов в широком диапазоне толщин. Серьезным недостатком машин переменного тока являются плохие энергетические показатели их сварочного контура на стандартной частоте 50 Гц. У таких машин индуктивное сопротивление сварочного контура в 5–10 раз превышает сопротивление постоянному току и у серийных машин достигает 300 мкОм. Поэтому коэффициент мощности составляет от 0,2 до 0,6, что приводит к перегрузке питающих сетей реактивным током при относительно малой полезной нагрузке. Кроме того, и однофазный характер нагрузки вредно влияет на потребление энергии трехфазной сетью сварочного цеха. Поэтому изготовляют однофазные машины на мощность не более 300 кВА, и к тому же ограничивают размеры вылета (l < 800 мм) и раствора (h < 300 мм) сварочного контура, а это снижает максимальную толщину (не более 5 мм) и габаритные размеры (не более 1,5 м) свариваемых деталей. Трехфазные машины с выпрямлением тока в цепи вторичного (сварочного) контура позволяют устранить основные недостатки машин переменного тока в отношении энергетической эффективности. Здесь наиболее распространена схема трехфазного нулевого выпрямления на вторичной стороне трансформатора с однотактным фазовым управлением на первичной стороне (рис. 2.27, а). Три первичные обмотки трехфазного трансформатора TМ соединены друг с другом в треугольник. В цепь каждой обмотки включено по одному вентилю тиристорного контактора VS1-VS3, выполняющего как функции включения, так и регулировки тока. Три вторичные обмотки образуют звезду, причем нулевая 53 точка соединена с нижним электродом. Выпрямительный блок из трех диодов VD1-VD3 питает нагрузку постоянным током. Рис. 2.27. Источник питания с выпрямлением тока Рассмотрим принцип действия такого источника – включение, выпрямление и регулировку сварочного тока. С момента t1 максимальное напряжение сети uab приложено к аноду тиристора VS1, но его включение произойдет только в момент t2 по команде системы управления в результате прихода сигнала на управляющий электрод этого тиристора (рис. 2.27, б). По верхней первичной обмотке идет линейный ток iab (рис. 2.27, в). В верхней вторичной обмотке этот ток трансформируется в фазный ток ia, выпрямленный диодом VD1 (рис. 2.27, г). 54 Через 120° после включения тиристора VS1 с момента t3 в работу вступает тиристор VS2 и возникают токи ibc и ib . Еще через 120° подобным образом сработает тиристор VS3, а далее процессы будут повторяться в том же порядке, пока регулятор цикла отрабатывает этап «сварка». Сварочный ток iсв складывается из последовательно проходящих через электроды импульсов ia, ib и ic (рис. 2.27, г). Таким образом, в цепи сварочного контура идет выпрямленный (постоянный по направлению) ток. Угол управления тиристоров α = ωt2 – ωt1 отсчитывается от момента естественной коммутации тиристоров, т. е. момента пересечения синусоид линейных напряжений. Угол настраивается системой управления и задает силу сварочного тока. Для анализа свойств источника сварочного тока приведем математическое описание электрических процессов в нем. Действующее значение первичного напряжения трансформатора U1 зависит от сетевого линейного напряжения (Uл = Uab = Ubc = Uca) и угла управления α тиристоров: U1 = Uл cos α, а вторичное напряжение U2 – также от числа витков первичных обмоток w1, и поскольку (как правило) w2 = 1, то = л = ∝ . Среднее выпрямленное напряжение Uв пропорционально действующему вторичному U2 , поэтому в = , л ∝ . При определении сварочного тока Iсв приходится учитывать, что часть выпрямленного напряжения ΔU затрачивается на диодах, а полное сварочное сопротивление Zсв включает только активные сопротивления нагрузки Rсв и машины Rм: св = , · л· −∆ /( св + м ). Из последнего уравнения следует, что регулировка тока, как и в однофазных машинах с тиристорным контактором, выполняется: грубо – за счет ступенчатого изменения числа витков первичной обмотки, плавно – за счет фазо55 вого управления тиристорами. Для витковой регулировки используется трехфазный переключатель SA, симметрично изменяющий число витков всех трех первичных обмоток (рис. 2.27, а). При увеличении w1 сварочный ток Iсв уменьшается. Для фазовой регулировки тиристоров VS1, VS2, VS3 система управления формирует импульсы, следующие через 120° и сдвинутые относительно фазы естественной коммутации тиристоров на одинаковый угол управления α. С увеличением угла α сварочный ток Iсв снижается. Из уравнения также следует, что среднее значение сварочного тока не зависит от индуктивного сопротивления машины и от индуктивности сварочного контура. Машины с выпрямленным током почти не потребляют из сети реактивную энергию, поэтому проектируются на большие токи и мощности и могут иметь очень большие размеры сварочного контура. А это расширяет технологические возможности машин по толщине и габаритным размерам свариваемых деталей. Теперь охарактеризуем отдельные элементы схемы с точки зрения оптимизации их параметров. Здесь тиристоры нагружаются в меньшей степени, чем в однофазной машине той же мощности, но поскольку выпрямление тока рационально в более крупных машинах, то и тиристоры здесь используются более мощные. Например, три тиристора с током по 1250 А, широко применяемые в таких машинах, способны передавать мощность до 800 кВА. Диоды, установленные в цепи выпрямленного тока, должны пропускать гораздо более высокий ток – в 40–100 раз больший в сравнении с первичной цепью. Поэтому в каждом плече схемы выпрямления в действительности устанавливается на параллельную работу несколько диодов, каждый на ток в несколько тысяч ампер. В одно плечо подбирают диоды с одинаковыми характеристиками, чтобы обеспечить их равномерную загрузку. Диодные блоки нуждаются в интенсивном охлаждении, обычно водяном. Силовой трансформатор в такой схеме выполняется трехстержневым с дисковыми обмотками, причем водяным охлаждением обычно обеспечиваются не только вторичные, но и первичные обмотки. Более сложные шестифазные схемы выпрямления используются реже и только с це- 56 лью снижения пульсаций выпрямленного напряжения, например в машинах на ток более 80 кА. Итак, достоинствами машин с выпрямлением тока в сварочном контуре являются высокая энергетическая эффективность (cosφ = 0,8) и равномерная загрузка трех фаз. Их недостатки – это наличие громоздкого выпрямительного блока и большие потери энергии в этом блоке. Рациональная область применения таких сложных и дорогих машин – сварка деталей с размерами, требующими больших растворов и вылетов. Трехфазные низкочастотные машины в энергетическом отношении также эффективней однофазных. В состав такой машины входят два одинаковых выпрямительных блока VS1 и VS2, которые поочередно питают сварочный трансформатор TM (рис. 2.28, а). Каждый выпрямительный блок собран по трехфазной мостовой схеме из шести силовых вентилей – тиристоров. Принцип выпрямления и фазового управления поясним сначала для блока VS1 с помощью рис. 2.28, б. С момента t1 максимальное линейное напряжение сети uл – это напряжение между фазами А и В. Но на сварочный трансформатор это напряжение uab будет подаваться в результате включения очередного тиристора только с момента t2 по цепи, показанной на рис. 2.28, а тонкой линией. Затем другая пара тиристоров подает на трансформатор напряжение uaс и т. д. по порядку, показанному на рис. 2.28, б. Включение соответствующего тиристора происходит с опозданием на угол управления α, отсчитываемый относительно момента пересечения синусоид линейного напряжения. Благодаря такой задержке и выполняется фазовое управление выпрямленным напряжением uв. Его среднее значение для мостовой тиристорной схемы выпрямления Uв = 1,35·Uл cosα. Ток i1, создаваемый в первичной обмотке выпрямленным напряжением, плавно нарастает, а по истечении времени импульса tи быстро спадает до нуля (рис. 2.28, в). Затем после небольшой задержки включается блок VS2, и по первичной обмотке идет ток в противоположном направлении, показанном на рис. 2.28, а штриховой линией. Первичный ток преобразуется в трансформато- 57 ре в мощ щные им мпульсы вторичног в го (сваро очного) тока т iсв. Т Текущее значениее сварочноого тока св = где ампллитудноее значени ие = 1− , · л· , −∆ /( / св + стояннаяя м) , а пос времени и τ = Lск /((Rсв + Rм). Рис. 2.2 28. Источниик питанияя низкочасттотной маш шины Такая эккспоненци иальная форма ф имп пульса бл лагоприяттна с техннологичесской точ-ки зрени ия, поскольку плаавное наррастание тока, т ограничиваеемое болььшой ин-дуктивноостью Lскк сварочн ного конттура, пред дупреждаает выплееск. Выхо од на по-стоянный й уровеньь тока Im здесь неддопустим м, так как может вы ызвать наасыщениее магнитоп провода. Поэтому время оттдельных импульсо ов tи не ддолжно пр ревышатьь 58 0,2–0,4 с, а более значительное время сварки tсв задают несколькими разнополярными импульсами. Регулировку сварочного тока выполняют как фазовым способом (одинаковым изменением угла управления α блоков VS1 и VS2), так и ступенчатым (изменением числа витков первичной обмотки w1 с помощью переключателя SA). Фактически сварочный ток получается переменным, но частота его значительно ниже стандартной. Если принять типичные значения полного периода низкочастотного тока Т = 0,1–1 с, то частота составляет всего f = 1/T =(10–1) Гц. Поэтому даже при значительных размерах и индуктивности сварочного контура его индуктивное сопротивление низкочастотному току Xсв = 2πfL ск невелико, и потребление реактивной энергии машиной незначительно. Итак, основными достоинствами низкочастотных машин являются высокое качество потребления энергии (высокие cosφ и η) и высокотехнологичная форма импульса тока. К недостаткам относятся большая масса сварочного трансформатора и малая продолжительность сварочного импульса. Рациональная область применения та же, что и у машин с выпрямлением тока в сварочном контуре – сварка деталей больших толщин и габаритных размеров. Но изза ограниченных возможностей регулировки времени сварки низкочастотные машины используются реже и особенно в последнее время после появления дешевых силовых диодов. Инверторные машины имеют в составе силовой электрической части промежуточное высокочастотное звено – инвертор. Принцип действия инверторного источника сварочного тока поясним с помощью схемы (рис. 2.29, а). Трехфазное сетевое напряжение выпрямляется и регулируется с помощью мостового тиристорного блока VS3, затем сглаживается фильтром L-C3. Далее постоянное напряжение такого первичного источника подается на инвертор, состоящий из резисторов делителя напряжения R1, R2, коммутирующих конденсаторов C1, C2, переключающих тиристоров VS1, VS2 и обратных диодов VD1, VD2, где преобразуется в переменное высокочастотное напряжение. Силовым трансформатором TM это напряжение понижается, а ток 59 повышается. Далее ток выпрямляется диодным блоком VD3, VD4 и подается на свариваемые детали. Рис. 2.29. Источник питания инверторной машины Более подробно рассмотрим процессы формирования и преобразования высокочастотного напряжения (рис. 2.29, б). С момента t1 система управления дает команду на включение тиристора VS1, в результате чего в цепи инвертора возникает импульс тока, проходящего от первичного источника – выпрямительного блока VS3 – к трансформатору ТМ по пути, показанному на рис. 2.29, а тонкой линией со стрелками. Импульс тока i1 имеет синусоидальную форму (рис. 2.29, б), причем нарастание тока с момента t1 ограничивается индуктивностью машины, а спад тока до нуля к моменту t2 объясняется полной зарядкой конденсатора С1. Затем после некоторой задержки с момента t3 система управления включает тиристор VS2, и по трансформатору ТМ до момента t4 проходит импульс тока в обратном направлении по цепи, показанной штриховой линией. С момента t5 снова включается тиристор VS1, и далее описанные процессы многократно повторяются. Длительность интервала инвертирования T = t5 – t1, а обратная ей частота f = 1/T составляет 400–1000 Гц. Таким образом, инвертор преобразует постоянный ток первичного источника в высокочастотный переменный ток трансформатора. На стадии трансформатора ток повышается по амплитуде, оставаясь периодическим по форме, а затем выпрямляется диодным блоком VD3, VD4 (рис. 2.29, в). При большой индуктивности сварочного контура сварочный ток существенно сглаживается. 60 Поясним также некоторые конструктивные и эксплуатационные особенности инверторных машин. Как известно, площадь сечения магнитопровода и масса трансформатора уменьшаются с ростом частоты преобразования. Поэтому описанный выше инверторный источник на 1000 Гц почти в 10 раз легче источника в составе однофазной машины на 50 Гц. Регулировка сварочного тока выполняется амплитудным способом (за счет изменения угла управления тиристорного выпрямительного блока и, следовательно, амплитуды тока i1) или частотным способом (при увеличении частоты инвертирования f среднее значение сварочного тока Iсв растет). Делитель напряжения из двух одинаковых резисторов R1 и R2 гарантирует одинаковую зарядку коммутирующих конденсаторов и, следовательно, симметрию высокочастотного тока. Емкость коммутирующих конденсаторов С1 и С2 согласуется с индуктивностью сварочного контура и машины в целом, чтобы образовать резонансный контур, обеспечивающий синусоидальный характер высокочастотного тока. Поэтому такой инвертор называется резонансным. Обратные диоды VD1, VD2 разряжают коммутирующие конденсаторы после выключения соответствующих тиристоров, не допуская перенапряжений и возвращая часть энергии в фильтр первичного источника. Дальнейшее совершенствование инверторных источников идет по пути замены тиристоров силовыми транзисторами. Транзисторный инвертор обладает более совершенными возможностями управления и позволяет существенно увеличить частоту инвертирования и понизить массу трансформатора. Главным достоинством инверторных машин является чрезвычайно малая масса трансформатора и источника сварочного тока в целом. Поэтому инверторы используются, как правило, в составе переносных машин – клещей, а также в многоэлектродных машинах. Особенно эффективно использование инверторов в робототехнических комплексах, где снижение массы рабочего инструмента существенно способствует повышению качества сварки. К недостаткам инверторных машин следует отнести их чрезмерную сложность и относительно малую мощность. 61 Конденсаторные машины используют для сварки энергию разряда конденсатора, ранее запасшегося этой энергией при зарядке. Рассмотрим принцип работы конденсаторной машины при зарядке и разряде конденсаторной батареи (рис. 2.30, а). Сетевое напряжение повышается зарядным трансформатором TV, выпрямляется диодным блоком VD и через сопротивление RB заряжает конденсаторную батарею C1, C2 током, протекающим по цепи, показанной тонкой линией со стрелками. Для начала сварки переключателем SA1 батарею соединяют со сварочным трансформатором TM на разряд. Разрядный ток идет по цепи, показанной штриховой линией, от батареи через первичную обмотку ТМ, переключатель ступеней трансформатора SA3, переключатель полярности SA2 и переключатель разряда SA1. Этот ток преобразуется сварочным трансформатором ТМ в мощный импульс вторичного (сварочного) тока. Электрические процессы в машине проиллюстрируем с помощью осциллограмм. Зарядка конденсаторов суммарной емкостью С происходит по экспоненциальному закону (рис. 2.30, б) до амплитудного значения UСm. Скорость зарядки ограничивается зарядным сопротивлением RB, поэтому мощность, потребляемая из сети, существенно меньше, чем у машины переменного тока одинакового назначения. Энергия, запасенная в конденсаторах, может быть вычислена по соотношению з = /2. Процесс разряда идет гораздо быстрее (tр << tз) и носит периодический характер, поскольку разрядная цепь имеет вид колебательного контура, в котором обмениваются энергией емкость C конденсаторной батареи и индуктивность L трансформатора со сварочным контуром. Поэтому обычно кривая сварочного тока iсв во вторичной цепи трансформатора (рис. 2.30, в) имеет вид затухающей синусоиды. Для практики имеет значение только первая полуволна сварочного тока, длительность которой и считается временем сварки tсв. Дело в том, что в последующие периоды дополнительный нагрев точки не приводит к увеличению ее температуры и размеров из-за более быстрого охлаждения. 62 Рис. 2.30. Источниик питания конденсатторной маш шины Прредпочтиттелен апер риодичесский харакктер разряда (без кколебаний й). Кооличествоо энергии,, полезно выделяю ющееся в сварной с тточке св св = св св . Оччевидно соотношен ние запас енной и израсходо и ованной ээнергии ηА η з = Асв, где η – К КПД испоользовани ия энерги ии для сварки. Поээтому ураавнение для д пояс-нения реегулировкки режимаа выгляди ит следую ющим обр разом: С = св св . Неепосредсттвенная наастройка сварочно ого тока iсв (или егго среднеего значе-ния Iсв), так же каак и врем мени сваркки tсв, в конденсат к торных м машинах затрудниз тельна. П Поэтому принято п задавать з в качествве энергеттических параметр ров режи-ма емкоссть C и напряжени н ие зарядкки UCm ко онденсато оров. Емккость насттраиваютт переключателем SA4, S подк ключая н на паралл лельную зарядку з рразное ко оличествоо конденсааторов. Предельны П ые значен ния емко ости в сеерийных м машинах х – от 100 63 до 40000 мкФ. Более значительно влияет на полезную мощность напряжение зарядки. Но оно ограничивается опасностью пробоя конденсаторов. Используются как оксидные (старое название – электролитические), так и металлобумажные конденсаторы. Последние имеют более высокое напряжение зарядки – до 1000 В. Поэтому зарядный трансформатор TV, как правило, повышающий. Кроме показанной на рис. 2.30, а однофазной, используется и более экономичная цепь зарядки – трехфазная с мостовым выпрямительным блоком. Для плавной регулировки напряжения зарядки выпрямительный блок могут собирать из тиристоров. В разрядной цепи обычно устанавливается переключатель полярности SA2. С его помощью периодически меняют направление разрядного тока (рис. 2.30, в), чтобы предотвратить чрезмерное намагничивание сварочного трансформатора ТМ. Дополнительные возможности настройки режима с помощью трансформатора предоставляет витковая регулировка переключателем SA3. Например, при увеличении числа витков первичной обмотки w1 трансформатора ТМ уменьшается амплитуда сварочного тока Im, но одновременно увеличивается время сварки tсв. Благодаря снижению скорости нарастания тока можно предотвратить начальный выплеск, правда, КПД тепловыделения при этом несколько снизится. Преимущества конденсаторных машин в сравнении с однофазными переменного тока одинакового назначения – это относительно малая мощность и более равномерное потребление энергии из сети. Главным технологическим достоинством конденсаторных машин является высокая точность настройки режима, что позволяет использовать их для сварки сверхтонкого металла, например, фольги толщиной от 0,05 мм. Основной их недостаток – это громоздкость конденсаторной батареи и относительная дороговизна машины в целом. 2.11. Конструкции универсальных стационарных машин Однофазные машины переменного тока прессового типа нашли самое широкое распространение в машиностроении. Их рассчитывают на наибольший вторичный ток от 5 до 40 кА. Поэтому они позволяют сваривать листовой и фа64 сонный п прокат изз низкоугл леродисты ых сталей й толщиной от 0,5 до 10 мм м, легиро-ванные сстали и титановыее сплавы до 5 мм, алюмини иевые и м медные сп плавы доо 2 мм. Таакие маши ины отличаются о тносительной простотой коонструкции, боль-шой уни иверсальн ностью, вы ысокой пр производи ительностью и отнносительн но низкой й стоимосттью. Наа рис. 2.31 показан на точечн ная машина марки и МТ-19288. Она пр редназна-чена дляя сварки в нахлестк ку деталей из низккоуглерод дистых стталей толщ щиной отт 0,5 до 5 мм, легиррованных х сталей, титановы ых и алюм миниевыхх сплавовв, а такжее для полуучения кррестообразных соеддинений арматуры ы диаметрром от 4 до д 16 мм.. В ее состтав входи ит каркасс, пневматтическая система, силовой шкаф, свварочный й контур, ррегуляторр цикла и система оохлажден ния. Рис. 2.31. Точечная машина м МТ-1928 Кааркас 4 явлляется оссновной н несущей конструкц к цией маш шины, с ни им зацелоо выполнеен верхни ий кроншттейн 9. Н На этом кронштей к не устаноовлены пневматип ческий п привод 100, обеспечивающи ий вертиккальное перемещен п ние верхн него сва-рочного электрод да и необх ходимое усилие сжатия, и другие ээлементы 11 пнев-матическкого оборрудованияя. Состав и принцип действ вия пневм матическо ой систе-мы были и пояснен ны выше (см. ( разд. 2.3 и рисс. 2.8). Пр ривод 10 имеет в своем с со-65 ставе двухпоршневой пневмоцилиндр и направляющее устройство, на штоке которого закреплен верхний электрододержатель 8. Элементы пневматики 11, размещенные на кронштейне, – это фильтр-влагоотделитель, распределитель, воздушный редуктор и маслораспылитель. Сжатый воздух в машину подается от цеховой сети с помощью вентиля 19. К передней стенке каркаса болтами присоединен нижний кронштейн 5, в котором закреплена консоль 7 с нижним элктрододержателем 6. Регулирование раствора электродов производится винтовым домкратом 3 за счет перемещения нижнего кронштейна при отпущенных болтах крепления. Силовая электрическая аппаратура размещена в шкафу 13 – это (по ходу передачи энергии) автоматический выключатель 17, тиристорный контактор, переключатель ступеней 16 и сварочный трансформатор 15. Далее ток по элементам сварочного контура 6–8 поступает к свариваемым деталям. Программное управление процессом сварки и плавную регулировку сварочного тока обеспечивает регулятор цикла 14. Для запуска машины в работу используют педальную кнопку 1, которую располагают на полу в удобном для сварщика месте. На верхнем кронштейне размещен пульт 12 с сигнальной лампой и кнопкой аварийного останова. Система охлаждения соединяется с водопроводом вентилем 18 и обеспечивает проток воды через вторичную обмотку сварочного трансформатора, электроды с электрододержателями, а также другие элементы сварочного контура. Визуальный контроль стока производится с помощью сливной коробки 2. Схема системы охлаждения подобна поясненной в разд. 2.4 (см. рис. 2.10). Принципиальная электрическая схема машины МТ-1928 является типовой для машин переменного тока с регулировкой на первичной стороне сварочного трансформатора (рис. 2.32). Напряжение сети подается через автоматический выключатель QF, который обеспечивает защиту электрических цепей от коротких замыканий. Защита сети от высокочастотных помех, создаваемых при работе машины, обеспечивается фильтром C1, C2, R1, R2. Аварийное выключение машины выполняется с помощью кнопки SB1. Ступенчатую регулировку 66 тока (в четыре ступени) выполняют изменением соединения отдельных секций первичной обмотки трансформатора TM с помощью перемычек SA. Коммутация и плавная регулировка сварочного тока осуществляются тиристорным контактором A2 марки КТ-07. Регулятор на интегральных микросхемах A1 марки РКС-801 обеспечивает заданную последовательность и продолжительность операций цикла сварки, а также плавную фазовую регулировку сварочного тока. Перед сваркой открывают вентили для подачи сжатого воздуха и воды и подключают машину к силовой электрической сети автоматическим выключателем QF, при этом загорится сигнальная лампа HL. Включение машины в работу осуществляется переносной педальной кнопкой SB2. При этом сработает электропневмоклапан YA, который управляет пневмоприводом сжатия электродов. Далее регулятором РКС-801 последовательно будут отрабатываться этапы цикла из восьми позиций по порядку следования: сжатие – охлаждение – сварка 1 – проковка 1 – сварка 2 – проковка 2 – пауза – задержка ковки. Другие однофазные машины прессового типа кроме мощности, усилия сжатия, величины вылета и раствора электродов могут отличаться конструкцией привода (однопоршневой, двухпоршневой, диафрагменный, комбинированный), сложностью циклограммы (пятипозиционная, восьмипозиционная и др.), регулировкой тока (количество ступеней, диапазон плавной регулировки, ток и количество импульсов). Например, машина марки МТ-2104ЭК имеет большой вылет электродов 1200 мм и поэтому предназначена для сварки крупных листовых конструкций. Ввиду больших потерь энергии в сварочном контуре она комплектуется мощным трансформатором на 122 кВА, хотя область применения по толщинам и маркам у нее практически такая же, как у вышеописанной машины МТ-1928 с трансформатором на 83 кВА. Наиболее мощная из серийных машин марки МТ-4224 предназначена для сварки металла толщиной до 10 + 10 мм, в том числе алюминиевых сплавов толщиной до 2 + 2 мм. Она комплектуется трансформатором мощностью 255 кВА, обеспечивает независимое регулирование сварочного и ковочного усилия до 30 кН с помощью двух редукторов, управляется микропроцессорным регулятором РКМ-805. 67 Рисс. 2.32. При инципиальнная электри ическая схеема машины ы МТ-1928 8 Радиальныее точечные машиины, в оттличие отт машин прессово ого типа,, имеют ккачающий йся приво од верхнего электтрода. Пр ри этом простран нство над д этим элеектродом свободно о от частеей машин ны и мож жет быть использо овано дляя размещения свари иваемых изделий ссложной конфигур рации. Поо этой жее причинее радиальн ные маши ины проссты, эконоомичны в изготов влении и весят на 20–30 % меньше м машин пррессового о типа. Каак правил ло, их мощ щность нииже, чем у машин н прессовоого типа, а ток не превышаает 25 кА.. К тому же ж и треббования к стабиль-ности парраметров здесь ниж же – обычн но соответтствует гр руппе Б поо ГОСТ 29 97–80. Наа рис. 2.33 показан на радиалльная маш шина мар рки МТР--1701. Ко орпус ма-шины соостоит изз сварной силовой й стойки 2 с кожухом 14 и двумя боковыми б и дверьми 16 и 17. Внутри корпуса рразмещен ны электр рические элементы ы (по по-рядку пеередачи силовой с энергии): э автомати ический выключат в тель 11, тиристорт ный кон нтактор 1, переклю ючатель сступеней 13 и сваарочный трансфор рматор 3.. 68 Автоматический выключатель используется для ручного включения- выключения машины, для защиты от перегрузок, а также для экстренного выключения машины. Тиристорный контактор марки КТ-07 служит для включения трансформатора, а также для фазовой регулировки сварочного тока (см. разд. 2.8). Переключатель ступеней состоит из двух пакетно-кулачковых переключателей и обеспечивает четыре варианта изменения соединения первичной обмотки трансформатора. Сварочный трансформатор – однофазный, броневого типа, с водяным охлаждением, залит эпоксидным компаундом. Элементы сварочного контура 5 передают энергию трансформатора на внешнюю часть машины – к электродам и свариваемым деталям. Основным управляющим устройством машины является регулятор 8 марки РКС-502 (см. разд. 2.9). Регулятор задает циклограмму процесса сварки, а также осуществляет плавную регулировку сварочного тока. Часть элементов управления размещены на монтажной плите 15, для непосредственного пуска машины используется педальная кнопка 19. Нижняя часть сварочного контура закреплена в нижнем кронштейне 4, установленном на стойке машины, возможно вертикальное настроечное перемещение кронштейна по стойке для изменения раствора машины в зависимости от конструкции свариваемых заготовок. Верхняя часть сварочного контура вместе с рычагом 7 перемещается вокруг оси 6 действием штока пневмоцилиндра 10 на правое плечо рычага. Настройка хода верхнего электрода осуществляется ввинчиванием втулки 9 в шток пневмоцилиндра. Вылет машины изменяется продольным перемещением консолей в рычаге и нижнем кронштейне машины. Предусмотрена комплектация машины сменными консолями для сварки крупногабаритных деталей. 69 Рис. Р 2.33. Т Точечная машина МТР Р-1701 Си истема пи итания сж жатым возздухом 12 2 пневмоцилиндраа включает в себяя (по поряядку движ жения возздуха): веентиль, вл лагоотдел литель, реегулятор давленияя с манометром, мааслораспы ылитель, электроп пневматич ческий кллапан и, наконец,, пневмоц цилиндр. Система водяногоо охлажд дения ток коведущихх частей машины ы дает водуу во втор ричную обмотку о ссварочногго транс-имеет двве ветви: одна под форматора, в друугой вода последоввательно обтекаетт верхнийй электрододержа-м, а затем м нижний электрод додержатеель с элекктродом. Действие Д е тель с эллектродом обеих ветвей визууально контролирууется с по омощью сливной с ккоробки 18. шины рад диальногоо типа (неответств венного нназначени ия) могутт Дрругие маш иметь пеедальный привод сжатия с и ддаже просстейший электром магнитный й контак-тор. Но в машин нах ответственногоо назначеения, гдее радиалььный тип приводаа сжатия п принят нее по сооб браженияям эконом мичности, а продииктован особенноо стями коонструкци ии сваривваемых и изделий, конечно, к использууется пнеевматиче-ский при ивод. Для расшир рения теххнологических возможносттей и повышенияя стабильн ности парраметров (до требоований группы А) они такж же могут иметь и ис-точник ввыпрямленного или и низкочаастотного о тока. Коонденсатоорные то очечные м машины наиболее н эффективвны при точечной т й сварке и изделий малых м тол лщин. К н ним пред дъявляютсся требоввания обеспеченияя 70 высокой точности и стабильности воспроизведения параметров настроенного режима: емкости и напряжения зарядки конденсаторов, а также усилия сжатия электродов. В качестве примера рассмотрим машину марки МТК-2001, предназначенную для точечной сварки изделий из черных и цветных металлов толщиной от 0,1 до 1 мм, а также проволок диаметром от 0,2 до 1,5 мм. В корпусе 2 машины смонтированы механизм сжатия электродов и все электрооборудование (рис. 2.34, а). Над съемным столиком 3 размещены нижний электрод 5 в электрододержателе, закрепленном в кронштейне 4, и верхний электрод 6, перемещаемый механизмом сжатия 8. Механизм сжатия имеет педальнорычажный привод, но с его помощью выполняется только сведение электродов, а сварочное усилие создается пневмодиафрагменным устройством, запускаемым в конце хода педали 1. При сварке мелких деталей особенно полезны осветительная лампа 9 и прозрачный щиток 7, отделяющий лицо сварщика от места сварки. На рис. 2.34, б представлена упрощенная электрическая схема машины. Подогрев соединяемых деталей перед сваркой осуществляется включением тиристорного контактора VS4, VS5. При этом небольшой ток от сети проходит через первичную обмотку сварочного трансформатора ТМ2, а подогревный ток – от его вторичной обмотки через свариваемое изделие. Таким образом, устраняется начальный выплеск, характерный для конденсаторной сварки, обычно выполняемой импульсом сварочного тока длительностью всего в 1–5 мс. Остальные тиристоры при подогреве выключены. В начале сварочного цикла включением тиристора VS1 запускается в работу блок VD1-VD4, подключающий к сети зарядный трансформатор ТМ1. В результате от вторичной обмотки ТМ1 через выпрямительный блок VD5-VD8 производится зарядка рабочей батареи конденсаторов С2. Для снижения потребляемой из сети мощности скорость зарядки ограничивается цепочкой С1R1. Затем включаются тиристоры VS2 и VS3. При этом батарея С2 разряжается на первичную обмотку трансформатора ТМ2, а в цепи вторичной обмотки возникает мощный импульс сварочного тока. Если необходима термообработка 71 Рисс. 2.34. Кон нденсаторн ная точечнаая машина МТК-2001: М : а – внешний в вид, б – упррощенная принципиал п льная схемаа после свварки, тоо она осу уществляеется вклю ючением тиристоррного ко онтактораа VS4, VS55, как и при п начал льном поддогреве. Настройк Н ка энергеттических парамет-ров режи има в зави исимости и от толщи ины и мар рки свари иваемого металла выполняв ется регуулировкой й емкости и и напряяжения заарядки конденсаторрной батаареи. Ем-кость баатареи С22 регулир руется стуупенчато штекерн ным перекключател лем SA, а напряжен ние, до которого к заряжаеттся батареея С2, оп пределяетсся длител льностью ю работы ттиристораа VS1 при зарядке. Дрругие кон нденсатор рные маш шины дл ля сварки и тонких заготово ок могутт иметь пеедальный или педаально-груузовой пр риводы сж жатия, но они не обеспечио вают таккой высоккой стабильности ссварочногго усилияя, как в м ашине МТК-2001. М . В некоторых маш шинах пл лавное н нарастани ие свароч чного токка обеспеечиваетсяя установккой в разррядную цепь ц дроссселя насы ыщения. В начале сварки он о оказы-вает болььшое соп противлен ние нарасттанию то ока, что и полезно для подо огрева за-готовок, но затем м при нассыщении магнитоп провода его е индукктивное сопротивс ление реезко сниж жается, а сварочны с ый ток бы ыстро нарастает. М Мощные конденсак торные м машины на н токи 50–80 кА оособенно о эффекти ивны при сварке дееталей изз легких сп плавов. Для Д них хаарактернаа большаяя величин на разряднного и сварочногоо 72 тока, что сокращает потери энергии на теплоотвод в детали, и в то же время не требуют чрезмерно большой мощности, поскольку зарядка конденсаторов идет сравнительно долго. В таких машинах обычно используются повышающий зарядный трансформатор со вторичным напряжением до 1000 В и массивные батареи металло-бумажных конденсаторов суммарной емкостью до 40000 мкФ (0,04 Ф). Пример выбора точечной машины. Для изготовления вентиляционного короба с профилем 0,5 х 0,5 м длиной 1,2 м из стали марки Ст3 толщиной 1+1мм по технологическому справочнику принимаем мягкий режим: Iсв = 5 кА, Fсв = 1,5 кН, tсв = 0,4 с. Из прил. 1 выбираем машину марки МТ-1503СЕ с наибольшим вторичным током 15 кА, усилием сжатия до 4,4 кН и временем сварки до 2 с. Но лимитирующей характеристикой при выборе оказался вылет, который у данной машины составляет 750 мм, что при введении нижнего электрода внутрь короба с обеих сторон обеспечивает сварку на полную длину изделия. Поскольку мощность машины при сварке данного изделия используется не полностью, проверена возможность более полной ее загрузки. Из технической характеристики следует, что машину можно использовать для изготовления конструкций из листового и фасонного проката толщиной от 0,3 до 3 мм. 2.12. Конструкции подвесных машин Применение подвесных машин обусловлено необходимостью сварки крупногабаритных изделий, а также сварки объемных конструкций с ограниченным доступом к месту соединений. К таким изделиям относятся, например, кузов легкового автомобиля или пространственная арматура железобетонной балки. На рис. 2.35 представлена подвесная машина марки МТП-1110. Машина имеет основной блок, состоящий из сварочного трансформатора 8, закрытого кожухами 2 и 5 и листом 4, пневмоаппаратуры 7, регулятора цикла сварки 6 марки РКС-801, тиристорного контактора марки КТ-07, переключателя ступеней и системы охлаждения. В состав машины входят также шарнирная подвес73 ка 3, сваарочные клещи к 1, водоохлаж в аждаемые токоведу ущие кабеели 9 и т. т д. Шар-нирная п подвеска позволяет п т повораччивать маашину на 360°, изм менять по оложениее сварочны ых клещеей по высоте, отбаллансироввать массу у клещей,, кабелей й и маши-ны в целлом. Рис. 2.35. Подвеснаая точечнаяя машина МТП-1110 М В ккомплектте с маши иной при именяютсяя сварочн ные клещ щи марки КТП-8-1 (рис. 2.36). При общей о маассе маши ины 300 кг клещи и весят вссего 16 кг. Клещи и состоят из двух рычагов р 5 и 12, ш шарнирно о связанн ных междду собой осью 11.. Электрод додержаттели 2 и 3 с электрродами 1 устанавли иваются в гнездах х рычаговв и закреп пляются с помощью ю сухареей 13 и бо олтов 4. Сварочно С ое усилиее на элек-тродах ссоздается пневмати ическим ддиафрагм менным приводом 10, а возврат осу-ществляеется пруж жиной, усттановленн ной внутр ри привод да. Клещии к тросу подвески и крепятсяя на винт 6. Один из и токовеедущих кабелей пр рисоединяяется к разъему 9.. 74 Сжатый воздух от пневмоаппаратуры основного блока подается к штуцеру 8. Включение машины в работу производится при нажатии кнопки, встроенной в одну из двух рукояток 7. Предусмотрена возможность комплектования машины другими видами клещей: с прямолинейным движением электрода, с широкими электродами для сварки крестовых соединений арматуры и пр. Рис. 2.36. Клещи КТП-8-1 подвесной точечной машины В других разновидностях подвесных машин используется один комбинированный кабель, совмещающий два токоподвода и подачу воды, а иногда еще и сжатого воздуха. Каждый из проводов состоит из нескольких жил, так что параллельно проложенные жилы одного и другого провода чередуются друг с другом. Такая близкая «бифилярная» раскладка проводов позволяет существенно снизить электродинамические силы отталкивания проводов и индуктивное сопротивление кабеля, которое в других конструкциях при большой его длине (до 3 м) может достигать нескольких сотен мкОм, снижая энергетическую эффективность сварки и вынуждая к увеличению напряжения холостого хода до 10–15 В. В других подвесных машинах используются клещи со встроенным трансформатором. При этом кабели проводят первичный ток, поэтому энергетические потери в них снижаются, однако масса клещей существенно возрастает. Перспективное решение проблемы снижения массы таких клещей, особенно в сварочных роботах, заключается в использовании инверторного преобразователя частоты переменного тока, поскольку масса сварочного трансформатора 75 обратно пропорциональна частоте (см. разд. 2.10). Для снижения массы клещей рационален также переход к гидравлическому приводу сжатия, в этом случае пневматическая схема основного блока дополняется пневмогидравлическим преобразователем (см. разд. 2.3). 2.13. Конструкции рельефных машин Рельефные машины по своей конструкции близки к точечным, но отличаются от них большей мощностью как электрической, так и механической частей. Как правило, их изготовляют с наибольшим вторичным током выше 20 кА, известны машины на 240 кА. В машинах рельефной сварки электрододержатели и электроды заменяют токоподводящими плитами с Т-образными пазами для крепления сборочно-сварочных приспособлений. Более значительным оказывается и сварочное усилие – до 50 кН. На рис. 2.37 показана машина марки МР-8001. Она допускает возможность одновременной сварки до 14 рельефов на листах толщиной 0,5 мм или 5 рельефов на двухмиллиметровых листах. Корпус 8 машины выполнен в виде скобы с мощными и короткими кронштейнами. Это повышает жесткость корпуса и приводит к уменьшению прогиба консолей, что весьма важно для повышения качества сварки. Нижний кронштейн 2 имеет форму стола с винтовым приводом 1 вертикального перемещения для настройки раствора. Два трансформатора 10 располагаются не внутри корпуса, как это принято в менее мощных машинах, а снаружи по обеим сторонам контактных плит. Благодаря этому в передней стенке корпуса нет выреза, что повышает его жесткость. К тому же при двухтрансформаторной схеме электропитания сокращается длина сварочного контура, а это обеспечивает значительное снижение потребляемой мощности за счет уменьшения индуктивных потерь. Вторичные обмотки трансформаторов включены параллельно на электродные плиты 3 и 4, первичные обмотки переключателями 11 могут включаться как параллельно, так и последовательно. Это в два раза увеличивает глубину регулирования сварочного тока – до 16 ступеней при 8 вариантах соединения первичных обмоток. 76 Рисс. 2.37. Релььефная маш шина МР-8001: а – констрруктивная схема, б – приспособ бление для сварки по ррельефам, в – для Т-образн ной сварки, г – для сваарки кресто овых соедиинений Прривод даввления им меет двуххпоршневвой пневм моцилинддр 6. Пнеевматиче-ская систтема 7 с двумя д элеектропневвмоклапан нами и од дним регуулятором благода-ря возмоожности работы р с противоддавлением м в нижнеей камерее пневмоц цилиндраа обеспечи ивает 8-крратное иззменение усилия сж жатия. Сттабилизацции давлеения спо-собствую ют два реесивера 9 (запасни ка сжатогго воздух ха). Напраавляющеее устрой-ство 5 бллагодаря роликовы ым подши ипникам и блоку тарельчаттых пруж жин обес-печиваетт хорошуую подви ижность вверхней плиты и стабилььность сварочногоо усилия. Предусмоотрена во озможноссть сваркки как с постоянны п ым, так и с пере-менным усилием.. Машинаа допускаает плавную настр ройку раббочего ход да, а так-же рабооту с доп полнителььным ходдом верх хней элек ктроднойй плиты. Системаа управлен ния обесп печивает двухимп пульсную сварку с независсимой настройкой й как вели ичины, таак и длитеельности токов в обоих им мпульсах (см. рис.. 2.22, в).. 77 Предусмотрена автоматическая стабилизация первичного напряжения сварочного трансформатора, регулирование нарастания сварочного тока и возможность сварки в пульсирующем режиме (см. рис. 2.22, б). В зависимости от типа сварного соединения машина комплектуется специальными электродными устройствами. Так, при нахлесточном соединении листов с заранее выштампованными рельефами на контактную плиту может устанавливаться приспособление для точной фиксации токоподвода на рельефах (рис. 2.37, б). При таком одновременном выполнении нескольких точек стабильность тока и усилия в отдельных рельефах достижима только при строгой параллельности контактных поверхностей. Высокая жесткость всех конструктивных элементов машины позволяет сохранить в определенных допусках параллельность и этим обеспечить высокое качество соединений. При неравенстве высоты рельефов, напротив, строгая параллельность контактных поверхностей вызывает неравномерное распределение тока и усилия. В этом случае более эффективна самоустановка одной из контактных плит путем ее шарнирного соединения с токоподводящей шиной. Другой разновидности электродных устройств требует Т-образная сварка (рис. 2.37, в). В этом случае на плиту устанавливают специальное сборочносварочное приспособление, обеспечивающее фиксацию с помощью отверстия в верхнем электроде стержня, привариваемого к плоской, обычно нижней, детали, а также токоподвод к этому стержню. Третьей разновидностью являются специальные электроды для сварки крестообразных соединений стержней, труб или проволок (рис. 2.37, г). Для точной фиксации свариваемых деталей такие электроды имеют полукруглые или призматические канавки, как в губках для стыковой сварки (см. разд. 4.2). Контактные плиты и специальные электроды при рельефной сварке имеют бо́льшую рабочую поверхность, чем при точечной сварке. Поэтому сплавы, используемые для электродов, могут иметь пониженную электро- и теплопроводность. Другие рельефные машины могут использоваться и для традиционной точечной сварки, в них предусматривается возможность быстрой замены кон78 тактных плит на консоли с электрододержателями и стандартными стержневыми электродами. Рельефные машины постоянного или низкочастотного тока изготавливают на особенно большие токи, как наиболее энергетически эффективные. Действительно, индуктивное сопротивление таких машин ничтожно мало, а сопротивление пропусканию постоянного тока составляет всего 10–30 мкОм. Именно машина постоянного тока МРВ-19001 из серийных отечественных самая мощная, она имеет наибольший рабочий ток 190 кА. Еще более высокий ток имеют низкочастотные машины – до 340 кА. 2.14. Конструкции специальных точечных машин Основой конструкции специальной многоэлектродной точечной машины является ее сварочная часть, на раме которой устанавливаются сварочные трансформаторы, шины, приводы сжатия с электрододержателями и электродами, пневмо- и гидроаппаратура, системы охлаждения и пр. Другие функционально самостоятельные части (сборочная, транспортная, контрольная) здесь не рассматриваются. Конструктивное оформление сварочной части определяется в основном конфигурацией свариваемых деталей, расположением сварных швов, числом сварных точек и порядком их постановки. Типовые компоновки многоэлектродных машин для точечной сварки листовых конструкций приведены на рис. 2.38 (механизмы перемещения и фиксации свариваемых деталей не показаны). На рис. 2.38, а представлена простейшая схема двухсторонней точечной сварки. На неподвижных рамах 1 и 3 установлены сварочные трансформаторы 2 и 4 и сварочные головки 5 и 6, каждая пара – с собственным приводом сжатия. Такая машина находит применение для сварки плоских деталей, не имеющих выступающих элементов, препятствующих перемещению изделия в зоне сварочных электродов. Минимальный шаг рядного точечного шва определяется диаметром применяемых приводов сжатия. 79 Рис. 2.38. Компоновки многоэлектродных машин (окончание см на с. 82) 80 Рис. 2.38. Окон нчание (нач чало см. на с. 81) 81 На рис. 2.38, б показана схема компоновки машины с двумя поворотными сварочными частями 1 и 4. Целью поворота является увеличение расстояния между сварочными головками 2 и 3 для свободного перемещения свариваемого изделия, имеющего выступающие части. Поворот балок осуществляется приводными пневмоцилиндрами 5 через систему рычагов 6. Для обеспечения синхронности поворота обеих сварочных частей служат зубчатые колеса 7 и 8. Одновременная сварка двух рядов симметрично расположенных швов на изделиях корытообразной формы выполняется машиной, показанной на рис. 2.38, в. Поворот сварочной части 3 осуществляется приводным пневмоцилиндром 1. При этом сварочные головки 2 и 4 могут располагаться под углом к горизонтали, что обеспечивает сварку как на вертикальных, так и на наклонных поверхностях. Доступ сварочных головок 2 внутрь коробчатого изделия с поперечными перегородками, обеспечивается техническим решением, схема которого представлена на рис. 2.38, г. Верхняя балка 3 неподвижна, а нижняя 1 выполнена поворотной. При повороте нижние сварочные головки 2 приводными цилиндрами 4 выводятся из полости свариваемого изделия и не препятствуют его шаговому перемещению. В массовом производстве при небольшом количестве точек на сварной конструкции используют сварочные прессы с фиксированным креплением сварочных головок прямо над местом постановки точек (рис. 2.38, д). Сварочные трансформаторы 4 и сварочные головки 2 жестко закреплены на балке 3, опирающейся на две колонны 1 и 5. Свариваемая деталь при этом укладывается на ложемент – стол 6, повторяющий ее формы, а сварочные головки обычно имеют конструкции двухэлектродных пистолетов 2 для односторонней сварки. Распространенным техническим решением является использование в многоэлектродных машинах сварочных клещей 5, каждые с собственным пневматическим приводом 2 и отдельным трансформатором 1 (рис. 2.38, е). В этом случае предпочтительна сварка листовых изделий по отбортовке. Клещи самоустанавливаются по поверхности свариваемых деталей благодаря их повороту вокруг осей 3, установленных на неподвижных колоннах 4. 82 Мнногоэлект тродные машины м для изгот товления арматуррной сет тки желе-зобетонн ных и киррпичных конструккций составляют целый боольшой класс к ма-шин. Сеттка получ чается пр ри крестоввых соединениях рядов прродольных х и попе-речных сстержней гладкого о или пери иодическо ого профи иля. Наа рис 2.399 приведен на констрруктивнаяя схема машины м м марки МТ ТМ-160-6.. Она пред дназначен на для иззготовлен ния плосккой арматтурной сеетки из пр роволоки и диаметроом от 3 доо 5 мм. Сттанина маашины в вертикальном сечеении имеет формуу рамы с д двумя стойками 1, 1 нижней й балкой 2 и верх хней балккой 3. Таакая кон-струкцияя обеспеч чивает стаанине вы ысокую жесткость, ж , необходдимую пр ри работее ее на рааспор дей йствием двенадцат д ти привод дов сжатия. Привводы сжаттия 4 за-креплены ы на верххней балк ке и имею ют каждый по два верхних электрод да – всегоо 24 электррода по числу ч продольных прутков свариваем с мой сеткии. Рис. 2.339 Многоэл лектроднаяя машина для д сварки сеток МТМ М-160-6 Вн нутри ниж жней балк ки устаноовлено 12 2 сварочных транссформатор ров, каж-дый – с парой ни ижних эл лектродовв. Продол льные прутки поддаются кааждый изз своей буухты, прооходя чер рез разматтывающее и распр рямляющ щее устрой йства (наа рис. не п показаны). Попереч чный прутток подаеется приво одом 6 изз бухты в кассете 8 через два распрям мляющих х устройсттва 7. Оттрезка поп перечногоо прутка произво-83 дится ножницами 9. Перемещение сваренной сетки на шаг выполняется кареткой (на рис. не показано). Перед началом сварки продольные прутки заправляются в зажимы на каретке так, чтобы концы прутков лежали на нижних электродах 10. Затем подается поперечный пруток, и приводами сжатия верхние электроды 11 прижимают его к продольным. Затем включаются сварочные трансформаторы, и по контактам в пересечениях прутков идет сварочный ток. Как видно, здесь используется схема одностороннего токоподвода, при которой ток от трансформатора подается к двум нижним электродам, а замыкается по двум пересечениям прутков через верхние (контрэлектроды). Система управления обеспечивает последовательное включение трансформаторов тремя группами (4 + 4 + 4), что снижает пиковую нагрузку на сеть и позволяет уменьшить сечение сетевого кабеля. После завершения этапа «сварка» и выдержки этапа «проковка» приводы сжатия разжимаются, а каретка протягивает сетку на один шаг, после чего описанный цикл повторяется. Обычно машину встраивают в линию автоматического изготовления сетки. В этом случае вслед за сварочной машиной устанавливают ножницы для мерной резки сеток необходимой длины и машину для укладки сеток в пакет. Другие машины для сварки сеток отличаются от описанной диаметром (от 3 до 40 мм), а также количеством продольных (до 36) и поперечных стержней. Различают машины для сварки кладочной и арматурной сетки. Кладочная сетка используется для укрепления кирпичной кладки и изготавливается из гладкой проволоки диаметром от 2 до 6 мм. Плоская арматурная сетка сваривается из арматурных стержней периодического профиля диаметром от 3 до 32 мм из специальной арматурной стали классов АI, АII, АIII и некоторых других. При использовании толстых прутков их подают в машину предварительно порезанными в размер сетки и выправленными. Некоторые машины можно перенастраивать на другие расстояния между продольными и поперечными прутками. Кроме плоских сеток изготовляют и более сложные конструкции, например двухветвьевые сетки для армирования железобетонных колонн. 84 2.15. Роботизация точечной сварки Робототехнические комплексы для точечной сварки рационально использовать в мелкосерийном производстве крупных конструкций с большим количеством сварных точек, но с частой сменой объекта сварки. Характерным примером такой конструкции является кузов легкового автомобиля, особенно если на одной роботизированной поточной линии изготавливается несколько моделей. Основой комплекса является робот – автоматический манипулятор инструмента с несколькими степенями свободы (и таким же количеством электромеханических или гидравлических приводов). Наиболее распространена антропоморфная (человекоподобная) конструкция со сферической системой координат, с «рукой» и «схватом» для инструмента. Сварочное оборудование включает в свой состав клещи с гибким кабелем, источник питания с контактором и переключателем ступеней, систему охлаждения и пневматическую аппаратуру. Клещи крепятся в «схвате» робота и могут перемещаться по нескольким координатам, проникая внутрь ограниченных пространств, часто не доступных для человека. Весьма остро стоит проблема массы и габаритных размеров клещей, а также гибкости кабелей. Известны роботы с грузоподъемностью (массой клещей) от 15 до 100 кг. Источник питания может располагаться на «руке» робота, и в этом случае его массу также ограничивают, но обычно размещается на полу вблизи от робота. В любом случае полезны энергетически эффективные источники – постоянного тока с выпрямлением во вторичной цепи, и особенно инверторные (см. разд. 2.10). Наконец, комплекс может быть дополнен механическим оборудованием, например автоматическим манипулятором свариваемого изделия для установки его в удобное для сварки положение. Система программного управления роботом задает траекторию перемещения клещей от точки к точке, а также управляет циклом и режимом сварки. Программирование может выполняться методом обучения, когда оператор пошагово задает координаты точек и моменты включения клещей с одновременным контролем реальных перемещений и включений. Однако более эффектив- 85 но внеш шнее прогграммироввание, прри которо ом программы раззрабатываются наа специали изированн ном комп пьютере н на машинн но-ориенттированнном языке. Коомплекс РТК Р КС-01 1 предназзначен дляя сборки и точечноой сварки и корпусаа стиральн ной маши ины (рис. 2.40). Сввариваем мое издели ие предсттавляет собой с ци-линдрическую об бечайку изз стальноого листа,, к которо ому изнуттри приваариваетсяя несколькко кронш штейнов и скоб. К Комплексс состоитт из сваррочного робота р 1 с установвленными и на нем Х-образн ными сам моустанавл ливающиимися сваарочными и клещами и 2, четыррехпозиц ционного поворотн ного стол ла 3, планншайбы – стола 5 с четырььмя сборрочными приспоссоблениям ми 6, пл лощадки безопасн ности 7,, огражден ний 4 и шкафов ш управлени у ия, распол ложенных х за ограж ждением.. Свароч-ный робоот и повооротный стол с имею ют электромеханич ческие прриводы, свварочныее клещи – пневмати ический привод. п Рис. 2.40. Робототеххнический комплекс к РТК Р КС-01 Коомплекс имеет и две рабочие позиции и. На прав вой позицции операатор сни-мает свааренное изделие и и устанавлливает зааготовки в сбороччное присспособле-ние. На противоп положной й позиции и робот производи п ит точечнную свар рку. Ком-плекс моожет рабоотать в од дном из дввух режим мов: налаадочном и полуавттоматиче-ском. В наладочн ном режи име произзводятся проверкаа взаимоддействия механиз-мов комп плекса и программ мировани ие робота методом обученияя. В осно овном по-луавтомаатическом м режимее операторр, стоя наа площадк ке безопаасности 7,, снимаетт сваренны ые издели ия, устан навливаетт детали в сбороч чное прииспособлеение 6 и 86 нажимает кнопку для пуска на сварку. После завершения сварки робот выдает команду на поворот стола и начинает сваривать следующее изделие. Таким образом, процессы сварки и загрузки изделий совмещены во времени. Для безопасности оператора предусмотрены блокировки: поворот стола возможен только при свободной площадке безопасности, при открывании дверей в ограждении приводы робота обесточиваются и последующее его включение возможно только с пульта управления. Кроме того, имеется датчик, контролирующий наличие изделия в сборочном приспособлении на позиции сварки. Поэтому робот не включается в работу, пока оператор не подаст в зону сварки позицию с загруженным изделием. При замене сборочных приспособлений и изменений программы на комплексе можно сваривать и другие изделия, близкие по форме и размерам к вышеописанным. Приведем технические характеристики манипуляционных систем сварочных РТК. Например, робот ПР 161/60, специально разработанный для точечной сварки в автомобилестроении, имеет антропоморфную конструкцию с 6 степенями свободы. У него 6 угловых приводов с диапазоном поворота от 320 до 360° при скорости вращения от 76 до 110 °/с. В его «схвате» могут крепиться клещи массой до 60 кг. Позиционная система программного управления обеспечивает повторяемость (точность) постановки точек не хуже ±1,2 мм. 3. МАШИНЫ ДЛЯ ШОВНОЙ СВАРКИ 3.1. Общее устройство шовной машины На рис. 3.1 приведена типовая конструкция машины для шовной сварки, состоящая из механической и электрической частей. В состав механической части входят корпус 1 с верхним 13 и нижним 9 кронштейнами и корытом 8, механизм сжатия электродов с пневмоцилиндром 14 и элементами 15 пневматической системы, а также механизм вращения верхнего электрода 3. В состав электрической части входят (по порядку передачи электрической энергии): автоматический выключатель 5, тиристорный контактор 7, переключатель ступеней 6, сварочный трансформатор 4 и сварочный контур 10 87 с нижним м электроодным усстройствоом 11 и верхней электроддной голо овкой 12.. К электррической части отн носится ттакже реггулятор цикла ц сваарки 2. Настройка Н а режима ссварки вы ыполняется с помоощью пер реключателя ступееней (грубая регу-лировка тока) и регулятор р ра цикла сварки (п последоваательностть и длиттельностьь ментов ци икла, а таакже плаввная регул лировка тока). т Насстройку сварочнос всех элем го усили ия осущеествляютт с помоощью элеементов пневматиической системы.. Настройкку скороссти сварк ки выполн няют с по омощью моторног м го привод да враще-ния. Рис. 3.1. Конструкттивная схем ма шовной машины Уш шовных машин м ко онструкци ии корпусса, пневмаатическогго механи изма сжа-тия, а таакже устрройство тиристорн т ного конттактора, переключ п чателя сту упеней и сварочноого трансформатор ра сущесттвенно нее отличаю ются от анналогичн ных узловв точечныхх и рельеефных маашин. Каак видно, принцип пиальное отличие машины ы шовной сварки зааключаеттся в испоользовани ии дисков вых электтродов-ро оликов, а также в наличии привода для их ввращения. Разумееется, отлиичаются и законо-мерности и програм ммного уп правленияя сваркой й. 88 Подобно точечным различают шовные машины общего и специального назначения. Среди машин общего назначения наиболее распространена форма стационарных машин прессового типа. В зависимости от направления перемещения свариваемых деталей различают машины поперечной и продольной сварки. На приведенном рис. 3.1 детали перемещаются в направлении, перпендикулярном оси вторичного контура и машины в целом. Это машина для поперечной сварки. Если плоскость роликов совпадает с осью вторичного контура, то изделие при сварке перемещается по оси машины, такую сварку называют продольной. Известны машины, пригодные в результате поворота оси роликов или электродных головок как для поперечной, так и для продольной сварки. 3.2. Электродные устройства и головки На рис. 3.2 показана приводная верхняя электродная головка. Она выполняет функции подвода сварочного тока к свариваемым деталям, сжатия деталей, а также перемещения их со скоростью сварки. Сварочный ток от шины 13 передается корпусу 4, а от него бронзовой втулке 3, медному токоведущему валу 2 и, наконец, роликовому электроду 1. Надежный скользящий токоподвод от неподвижной втулки к вращающемуся валу обеспечивается благодаря специальной графито-касторовой смазке (25 % порошка пластинчатого графита и 75 % касторового масла). Сопротивление такого контакта не превышает 10–20 мкОм, что существенно снижает потери энергии в контакте и его нагрев. Тем не менее, головка обеспечивается интенсивным охлаждением проточной водой. Вода через штуцер 14 и трубку 15 попадает внутрь вала, проходит по его внутренней полости и вытекает наружу, омывая свариваемые детали и сливаясь в корыто. Верхняя часть 10 головки крепится на ползуне механизма сжатия, поэтому сварочное усилие через корпус, втулку, вал и ролик передается на свариваемые детали. Такой способ сжатия применяется только в шовных машинах малой и средней мощности. Дело в том, что передача усилия через переход «втулка – вал» ухудшает их контакт и снижает стабильность сварочного тока. В бо89 лее мощ щных маш шинах уси илие сжаттия с кор рпуса на вал переедается чеерез под-шипники и каченияя, а сколььзящий тоокоподво од к валу разгружаается от передачи и сварочноого усили ия. Рис. 3.2.. Конструкцция привод дной электр родной голловки Кррутящий момент м отт приводаа вращени ия через пару кониических шестерен ш н 12 и 9, ввал 11 и пару п кони ических ш шестерен 8 и 7 передается нна пару ци илиндри-шестерен 6 и 5, а с них – наа вал 2 и сварочны ый роликк 1. За счеет тренияя ческих ш его вращ ролика ссо свариваемыми деталями д щение при иводит к перемещ щению де-талей со скоростьью сварки и Vсв. Скоорость мо ожет бытьь вычислеена по ур равнению ю Vсв = π Dрnр, где Dр и nр – диаметр и частотаа вращени ия роликаа. Привед денная наа рис. 3.2 гголовка является я универсал у льной по направлеению сваррки. В пок казанном м состояни ии плоскоость ролика 1 перп пендикуляярна оси шины 133 и оси сварочногоо контура в целом, поэтому она испоользуетсяя для поп перечной сварки. Для Д пере-хода к прродольноой сварке разъедин няют корп пус 4 с веерхней час астью 10 и повора-чивают еего вокрууг вертикаальной осси на 90° так, чтоб бы плоскоость ролика совпа-ла с осью ю шины (и и сварочн ного конттура). 90 На рис. 3.3 приведены неприводные электродные устройства для поперечной и продольной сварки. Устройство для поперечной сварки (рис. 3.3, а) имеет в своем составе консоль 1 и втулку 3 с закрепленным на ней роликом 4. Ролик вместе со втулкой вращается за счет трения с перемещающимися свариваемыми деталями. Консоль, являясь элементом сварочного контура, закрепляется в нижнем кронштейне машины и имеет довольно большую длину, обеспечивая необходимый вылет сварочного контура. Скользящий токоподвод от неподвижной консоли к вращающейся втулке обеспечивается благодаря графитокасторовой смазке, подаваемой из пресс-масленки 2. Интенсивное водяное охлаждение консоли выполняется по внутренним отверстиям с двумя штуцерами 5. Охлаждение втулки с роликом обычно обеспечивается внешним поливом водой, истекающей из открытых трубок, не показанных на рисунке. Устройство для продольной сварки (рис. 3.3, б) имеет в своем составе консоль 1 с двумя неподвижными втулками 5 и двумя штуцерами 3, а также вращающуюся ось 4 с закрепленным на ней роликом 2. Обычно неприводные устройства являются сменными, и для быстрой замены их присоединительные элементы унифицируют – оба устройства имеют одинаковую длину, одинаковый посадочный диаметр консолей для крепления на нижнем кронштейне машины и по два одинаковых штуцера для водяного охлаждения. Условия работы роликов близки к тем, в которых находятся электроды для точечной сварки. Поэтому и требования к ним в части электропроводности, твердости и стойкости совпадают с описанными в разд. 2.6. Ролики изготовляют из медных сплавов, например БрХ или БрНБТ. Обычно ролик имеет цилиндрическую форму с фасками. Ширина контактной части ролика bр является важным технологическим параметром шовной сварки и назначается в зависимости от толщины s свариваемых деталей по соотношению bр = 2s + 3 мм. Общая ширина ролика зависит от усилия сжатия, но обычно назначается по соотношению B = 2bр. Диаметр ролика в машинах средней мощности Dр = 100–400 мм. При сварке легких сплавов контактная часть ролика имеет в сечении форму полукруга. 91 Рис. 3.3 3. Непривоодные роли иковые устр ройства 3.33. Механи измы вра ащения р роликов Мееханизм вращения в я должен обеспечи ивать переемещениее сваривааемых де-талей с настроенной сваарочной скоростьью. Широко испоользуетсяя привод д с трехфаазным аси инхронны ым двигат ателем, в этом слу учае плаавная регулировкаа скорости и сварки выполняеется бессступенчаттым вариаатором илли муфто ой сколь-жения. Б Более качеественную ю регулирровку и стабилиза с ацию скоррости гар рантируетт применение тири исторного о приводаа с коллекторным м двигатеелем посстоянногоо тока. Врращение роликов р может м бы ыть непреерывным или с осстановкам ми – при и шаговой сварке. В машинаах для пооперечной й сварки привод п оббычно вы ыполняет-ся нижни им роликком, в маашинах длля продольной сварки и в универсаальных – верхним. Мееханизм вращения вр ролика с муфтой й скольжеения покаазан на ри ис. 3.4, а.. Вращени ие от асин нхронного о двигатееля 1 переедается наа электром магнитну ую муфтуу скольжен ния 2, гиб бкую муф фту 3, каррданную передачу у 4, червяячный ред дуктор 5,, 92 карданноо-телескоопическую ю передаччу 6 и, наконец, на электтродную головку,, 7 и приво включаю ющую черрвячную передачу п одной рол лик 8, котторый пер ремещаетт свариваеемые детаали. Рис.. 3.4. Кинем матическаяя схема мехханизма враащения (а) с муфтой скольжени ия (б) Эллектромаггнитная муфта м скоольжения (рис. 3.4 4, б) испоользуется для опе-ративногго включения при ивода при и непреры ывно раб ботающем м двигатееле и дляя регулироовки часттоты вращ щения сваарочного ролика, а следоваттельно и скорости и сварки. В Ведущая полумуф фта 2 закрреплена на н валу 1 двигателля, и поэттому вра-щается с постоянной (болььшой) скооростью. Ведомая полумуф фта – инду уктор 3 – передаетт крутящи ий момен нт к выхоодному ваалу 6 и даалее к св арочному у ролику.. При подаче напряяжения через щеткки 5 и ко онтактныее кольца 7 на кату ушку воз-буждени ия 4 в посследней возникает в ток. В результатее в железее обеих полумуфт п т появляеттся магни итный потток и виххревые то оки, поэттому ведоомая полу умуфта 3 увлекаеттся во враащение в ту же стоорону, что о и ведущ щая 2, но с меньшеей скоро-стью, заввисящей от тока катушки к ввозбуждеения и мо омента соопротивлеения вра-щению. Д Для регуллировки и стабили изации сккорости сварки с (риис. 3.4, а)) исполь-зуется бллок 10 прривода му уфты сколльжения ПМС П с меелкоступеенчатым переклюп чателем 11 – задаатчиком скорости с сварки R и тахогеенератороом 9 – даттчиком G рки. Дейсствительн но, тахогеенератор вращаетсся клино-фактичесской скоррости свар ременной й передач чей 3 с чаастотой ω ω, пропорц циональной частотте вращен ния роли-93 ка 8, и, следовательно, его ЭДС Етг пропорциональна скорости сварки Vсв. Поэтому в блоке ПМС он образует цепь отрицательной обратной связи по скорости сварки. Покажем, как настраивается скорость сварки. Если с помощью переключателя 10 увеличить напряжение задания Uз.с, то увеличится ток катушки возбуждения и частота вращения выходного вала, а поэтому и скорость сварки. U зс (U зс Е тг ) ω Vсв . Теперь рассмотрим, как обеспечивается стабилизация скорости при действии типичных возмущений. Так, при возрастании сопротивления перемещению свариваемых деталей снизится скорость сварки. Но одновременно снизится и частота вращения тахогенератора и его ЭДС. Поэтому сигнал отрицательной связи по скорости снизится, а это приведет к увеличению тока катушки возбуждения и увеличению скорости сварки, точнее к ее восстановлению на заданном уровне: М сопр Vсв ω Е тг (U зс Е тг ) ω Vсв . Механизм вращения с коллекторным двигателем постоянного тока комплектуется тиристорным приводом (рис. 3.5, а). Стабилизация частоты вращения такого двигателя М обычно обеспечивается за счет обратной связи по ЭДС якоря Ея самого двигателя. Сначала разберемся в принципе фазовой регулировки скорости такого привода. С помощью задатчика скорости ЗС формируется сигнал задания Uз с. Если необходимо скорость сварки увеличить, то Uз с увеличивают. Поэтому возрастает и разность Uз с – Ея , что приводит к уменьшению угла управления α тиристорного регулятора ТР и, следовательно, к увеличению его напряжения Uт р. В результате возрастет частота вращения ω двигателя М и редуктора Р, а поэтому и скорость сварки Vсв: U зс (U зс Е я ) α U т . р ω Vсв . 94 Рис. 3.5. Блок-схема механизма вращения роликов с тиристорным приводом А теперь проанализируем принцип стабилизации частоты вращения коллекторного двигателя. При этом учтем, что в интервалах между импульсами тиристоров коллекторная машина работает как генератор, ЭДС якоря Ея которого пропорциональна частоте его вращения ω (рис. 3.5, б). Этот сигнал сопоставляется с сигналом задания скорости вращения Uз с, а их разность Uз с – Ея через тиристорный регулятор воздействует на якорь двигателя. Например, при возрастании сопротивления движению скорость сварки и частота вращения снизятся. Но одновременно с этим снизится и сигнал обратной связи Ея, поэтому разностный сигнал Uз с – Ея увеличится, а усилитель подаст более высокое напряжение на двигатель. Поэтому двигатель восстановит частоту вращения, а вместе с тем и скорость сварки Vсв: М сопр Vсв ω Е я (U зс Е я ) α U Т . Р ω Vсв . Тиристорный регулятор обеспечивает широкий диапазон плавной настройки скорости сварки, а также высокое быстродействие, что положительно отражается на качестве сварного шва, особенно на начальном участке. 3.4. Регуляторы цикла шовной сварки Для автоматического управления процессом шовной сварки используются регуляторы, контролирующие работу следующих исполнительных устройств: тиристорный контактор, электропневматический клапан и двигатель механизма вращения роликов. В зависимости от порядка работы этих устройств различают три разновидности шовной сварки: непрерывная, импульсная и шаговая (рис. 3.6). Непрерывная сварка начинается с включения электропневмоклапана и привода сжатия электродов с усилием Fсв (рис. 3.6, а). Затем с не95 большой задержкой, необходимой для установления постоянного усилия сжатия, одновременно включаются контактор, в результате чего появляется сварочный ток Iсв, и электромеханический привод, что приведет к перемещению S деталей со скоростью сварки Vсв. Для окончания сварки одновременно выключаются все исполнительные устройства. Более распространена импульсная сварка, при которой тиристорный контактор включается периодически (рис. 3.6, б). Такой режим сварки принято дополнительно характеризовать независимо настраиваемыми временами импульса tи и паузы tп. Обычно в однофазных машинах переменного тока эти длительности указываются в периодах и настраиваются от 1 до 20 (0,02–0,4 с). В течение каждого импульса возможно модулирование тока (плавные нарастание и спад). Преимуществами импульсной сварки являются более широкие возможности воздействия на качество сварки, а также более высокая стойкость электродов. Шаговая сварка (рис. 3.6, в), предназначенная для соединения деталей из алюминиевых сплавов, предусматривает периодические остановки, во время которых и подается импульс сварочного тока. Рис. 3.6. Циклограммы шовной сварки Микропроцессорный регулятор РКМ-806 является представителем современного поколения регуляторов (рис. 3.7). Перечислим состав и назначение регулирующих и показывающих устройств на его передней панели: 1 – индикация пуска машины; 2 – индикация работы тиристорного контактора; 3, 4 – индикация работы электропневмоклапанов; 5 – индикация работы привода вращения роликов; 96 6 – индикация готовности к сварке; 7 – индикация изменения режима в памяти; 8 – жидкокристаллический индикатор (ЖКИ); 9 – кнопки перебора задаваемых или измеряемых параметров; 10 – кнопка выбора режима из памяти; 11, 12 – кнопки уменьшения – увеличения параметра режима; 13 – выбор режима (с током – без тока); 14 – выбор способа сварки (шовная непрерывная – шовная импульсная – точечная); 15 – коэффициент мощности (измеряемый – задаваемый); Рис. 3.7. МП-регулятор РКМ-806 16 – выбор цикла точечной сварки (автоматический – одиночный); 17 – удвоение длительности настроенного параметра (х1 – х2); 18 – замок для защиты режимов в памяти; 19 – индикация измеряемых параметров (сварочный ток в кА – коэффициент мощности – сварочный ток в % от полнофазного – напряжение сети); 20 – индикация задаваемых параметров (сварочный ток в % от полнофазного – длительность нарастания тока – коэффициент мощности – диапазон тока); 97 21 – индикация задаваемых длительностей этапов (предварительное сжатие – сжатие – импульс – проковка – пауза). Регулятор выполняет следующие функции: – ввод и вывод на пульт в цифровой форме параметров режима сварки; – хранение в оперативном запоминающем устройстве до 8 настроенных режимов; – точная отработка циклограммы шовной сварки, в том числе при импульсной сварке (циклическое повторение «импульс – пауза», каждый длительностью от 0 до 255 периодов); – точная отработка циклограммы точечной сварки из пяти позиций («предварительное сжатие – сжатие – сварка – проковка – пауза», каждая длительностью от 0 до 255 периодов); – настройка времени сварки с удвоением продолжительности – до 510 периодов и возможностью модулирования – плавного нарастания в течение 40 периодов); – настройка тока в абсолютных величинах (от 2,5 до 100 кА) и в процентном отношении к полнофазному значению (от 30 до 99 %); – фазовая регулировка тока с помощью тиристорного контактора и обратной связью по действительному току, измеренному с помощью индуктивного датчика; – измерение и индикация на пульте фактических значений сварочного тока, коэффициента мощности и напряжения сети; – задание значения коэффициента мощности машины как параметра режима; – контроль состояния машины и сварочного процесса с выдачей на индикатор сообщения о неисправности (НЕТ ГОТОВНОСТИ К СВАРКЕ, например при перегреве тиристорного контактора, МАЛО или ВЕЛИКО НАПРЯЖЕНИЕ СЕТИ, задаваемый СВАРОЧНЫЙ ТОК НЕ ДОСТИЖИМ на установленной ступени, ОСТАНОВКА ПРИВОДА вращения роликов и т. д.) 98 3.5. Конструкции универсальных шовных машин Однофазные машины переменного тока прессового типа нашли наибольшее распространение в машиностроении. Их рассчитывают на наибольший вторичный ток от 10 до 40 кА. Поэтому они позволяют сваривать листовой прокат из низкоуглеродистых и легированных сталей, а также жаропрочных, титановых и алюминиевых сплавов толщиной от 0,3 до 4 мм. Важным достоинством шовных машин является возможность изготовления емкостей прочно-плотным швом по отбортовке с очень высокой скоростью – до 5 м/мин. На рис. 3.8 приведена конструкция универсальной шовной машины для поперечной сварки марки МШ-3207. Машина обладает широким диапазоном регулировки сварочных режимов, позволяющим осуществлять сварку низкоуглеродистых и легированных сталей толщиной от 0,3 до 3 мм. Крупные узлы машины – это корпус 17, пневмоцилиндр механизма сжатия 12 с пневматическим устройством, верхняя электродная головка 10, нижнее электродное устройство 8, его привод с двигателем 23, силовая электрическая часть со сварочным трансформатором 19 и сварочным контуром 9, система охлаждения 3, а также регулятор цикла 18. Корпус машины 17 выполнен зацело с верхним кронштейном 16, а нижний кронштейн 5 крепится к корпусу болтами и может передвигаться по вертикали для изменения раствора. Пневмоцилиндр 12 вместе с направляющим устройством 11 перемещает верхнюю электродную головку по вертикали и обеспечивает сварочное усилие сжатия электродов. Для регулировки этого усилия в широком диапазоне используются два электропневмоклапана 13 и 14. При включении одного клапана сжатый воздух поступает только в верхнюю камеру пневмоцилиндра, при этом обеспечиваются большие сварочные усилия. При включении обоих клапанов воздух поступает и в верхнюю, и в нижнюю камеры, при этом усилие противодавления уменьшает общее сварочное усилие. Плавная регулировка сварочного усилия выполняется с помощью одного регулятора давления – редуктора 15. От сети воздух подается в пневматическое устройство 24 с вентилем и пылевлагоотделителем. 99 Рис. 3.8. Шовная маашина МШ Ш-3207 Ни ижнее элеектродноее устройсство привводится во вращенние коллеекторным м двигателлем постооянного то ока 23 черрез муфту у 22, реду уктор 21, шарнирн ный вал 4 и зубчаттую пару 6. Токовеедущий ввал с роли иком 8 усстановленн на подш шипнико-вую опорру 7, и пооэтому его скользяящий токо оподвод разгружен р н от перед дачи сва-рочного усилия, а это спо особствуеет стабилизации контактноого сопротивленияя и, следоввательно, сварочно ого тока. Плавная регулиро овка и стаабилизаци ия скоро-сти сваркки выполлняется ти иристорн ым электтропривод дом, рабоота которо ого пояс-нена с поомощью рис. р 3.5. Привод П н на нижнеее электродное устрройство позволяет п т снизить диаметр нижнего ролика ддо 220 мм м, а это расширяетт техноло огическиее возможн ности маш шины, посскольку ообеспечиввает надеежное враащение и стабиль-ный токооподвод, например н р при вваррке доныш шек в обеечайки маалых разм меров. Си иловая элеектрическ кая энерггия от сетти к издеелию посттупает по оследова-тельно п по следую ющим элеементам: автомати ический выключат в тель 20, тиристорт ный конттактор 255, сварочн ный тран нсформато ор 19, сваарочный кконтур 9, верхняяя электрод дная головка 10 и нижнее ээлектродн ное устрой йство 8. Т Тиристорный кон-тактор м марки КТ Т-13 испо ользуется для вклю ючения трансформ т матора и плавной й фазовой регулироовки сварочного тоока. Свар рочный тр рансформ матор одно офазный,, броневогго типа, с эпоксидной залливкой. Регулировка тока ввыполняеется в 122 ступеней й изменен нием соед динения ссекций первичной п й обмоткии за счет переста-100 новки двух перемычек, а также переключением точки подвода первичного напряжения. Запуск машины на сварку выполняется педальной кнопкой 1. Система водяного охлаждения имеет в своем составе вентиль 3 и пять каналов, каждый с собственным регулировочным краником для настройки расхода воды через сварочный трансформатор, тиристорный контактор, элементы сварочного контура, а также внутренние полости верхнего и нижнего электродных устройств. Расход воды по отдельным каналам визуально контролируют с помощью сливной коробки 2. Принципиальная электрическая схема машины приведена на рис. 3.9. С ее помощью поясним работу машины. Исполнительными устройствами в ней являются тиристорный контактор A3, подключающий трансформатор ТМ, два элетропневмоклапана YA1 и YA2, запускающие привод сжатия, а также тиристорный электропривод A1, питающий коллекторный двигатель постоянного тока М с обмоткой возбуждения LM и дросселями L1 и L2. Необходимый цикл сварки, а также плавную регулировку тока обеспечивает регулятор A2 марки РВИ-503 на интегральных микросхемах. До включения машины в сеть перемычками X1 и X2 устанавливают необходимую ступень трансформатора, открыванием вентилей подают в машину сжатый воздух и воду и настраивают необходимое усилие сжатия и расход воды. Потенциометром RP настраивают необходимую скорость сварки. Тумблером SA подключают цепь питания электропневмоклапана YA2, если необходим диапазон малых сварочных усилий. Регулятором A2 настраивают все этапы цикла и величину сварочного тока. Однофазное сетевое напряжение подается в машину с помощью автоматического выключателя QF, что контролируют с помощью сигнальной лампы HL «сеть». Для экстренного прекращения сварки используют аварийную кнопку SB1, автоматический выключатель так же реагирует на несанкционированное открывание дверей машины благодаря срабатыванию концевых выключателей SQ1 или SQ2. Для начала сварки устанавливают на нижнем электроде заготовки, после чего нажимают педальную кнопку SB2, которая затем может быть отпущена – далее цикл выполняется автоматически. 101 Рис. 3.99. Принцип пиальная эллектрическкая схема машины м МШ Ш-3207 Сн начала поо командее регуляттора цикл ла будут включены ы электропневмо-клапаны YA1 и YA2, Y оба или и один , и начнеется отсчеет этапа ««предвар рительноее сжатие»,, в течени ие которо ого электтроды сож жмут детааль настрроенным усилием.. По оконччании этоого этапаа будет вкключено реле р К2, которое ппускателеем К1 за-пустит в работу тиристор т ный элекктроприво од A1, а последни п ий включи ит двига-тель вращ щения эллектродовв M, и одн новремен нно начнется отсчеет этапа «сжатие». « . По его оокончании и от регу улятора ц цикла на тиристор рный коннтактор A3 придетт команда на включение сваарочного тока, и начнется н непреры ывное чередованиее этапов «импульс»» и «интеервал», оббеспечиваающее пр роцесс им мпульсной й шовной й сварки. Д Для оконч чания сваарки педаальную кн нопку SB2 нажимаают повто орно. Ти-ристорны ый контаактор пол лностью ввыполнитт последн ний «импуульс», по осле чегоо отключи ится. Затем м выключ чатся элекктропневмоклапан ны – и веррхняя элеектроднаяя головка поднимется, выкл лючится двигател ль – и ро олики осттановятсяя. Сваркаа оконченаа. 102 Другие универсальные машины могут отличаться по расположению роликов относительно корпуса (поперечные, продольные), по виду и месту привода роликов (на верхний или нижний ролик) и т. д. Например, машина марки МШ-3208 предназначена для продольной сварки, и поэтому имеет привод на верхний электрод. Остальные ее узлы унифицированы с машиной МШ-3207. Известны более универсальные машины, пригодные и для продольной, и для поперечной сварки. С этой целью верхней электродной головке придают возможность поворота на 90°, а нижнее электродное устройство изготавливают в двух вариантах: одно для продольной, другое – для поперечной сварки. В транспортном машиностроении шовные поперечные машины широко используют для сварки топливных и масляных баков по отбортовке из листа, в том числе с антикоррозионным покрытием (цинковым или свинцовым). Для приспособления машин к такому виду работы ролики выдвигают вперед, а иногда их оси наклоняют так, чтобы улучшить контакт с узкой отбортовкой. Для удаления частиц антикоррозийного покрытия с электродов могут использоваться зачистные устройства – скребки. Более мощные шовные машины комплектуются источником постоянного или низкочастотного тока. При наибольшем вторичном токе 100 кА они допускают сварку большинства металлов толщиной до 6 мм, а алюминиевых сплавов – до 3 мм, а их максимальная скорость сварки достигает 8 м/мин. Для сварки тонкого металла, начиная от 0,05 мм, используют конденсаторные машины. Пример выбора шовной машины. Для изготовления топливного бака емкостью 100 л используют две штампованные заготовки корытообразной формы с отбортовкой. Марка металла – сталь 08, толщина 1,2+1,2 мм. Из справочника принимаем режим: Iсв = 13 кА, Fсв = 5 кН, Vсв = 0,8 м/мин, tи = 0,10 с, tп = 0,12 с. Из прил. 5 выбираем универсальную машину для поперечной сварки марки МШ-2003 со следующими характеристиками: наибольший вторичный ток 22 кА, усилие сжатия до 5 кН, скорость сварки до 6 м/мин. 103 3.6. Конструкции специальных шовных машин Специальные шовные машины отличаются от универсальных расположением и конструкцией электродных узлов, а также наличием транспортных устройств, обеспечивающих крепление, перемещение или вращение свариваемых деталей. Машина для сварки лент марки МШЛ-150 (рис. 3.10) предназначена для соединения концов рулонов ленты из низкоуглеродистой стали толщиной 0,1–1 мм и шириной 500–1050 мм. Машина устанавливается в прокатных цехах с целью обеспечения непрерывности высокопроизводительных технологических процессов (отжиг, электрохимическая обработка и т. д.). На общей раме 1 машины находятся передний 2 и задний 14 столы, сварочный стол 10, стойка 9, сварочная каретка 8, а также элементы пневматической системы сжатия 15 и гидравлической системы охлаждения 16. Передний стол 2 предназначен для размещения конца приходящей ленты, на нем установлены направляющий ролик 3, направляющий стол 5 с центрирующим устройством 4, а также гильотинные ножницы 6. На сварочном столе 10 с нижней электродной плитой укладываются внахлестку концы приходящей и уходящей лент. На стойке 9 закреплена направляющая рама 7, по которой катается сварочная каретка 8. В состав каретки входят сварочный трансформатор с элементами сварочного контура и двумя неприводными роликами, два пневматических привода сжатия, а также электромеханический привод, обеспечивающий перемещение каретки при сварке поперек оси машины. Задний стол 14 предназначен для размещения конца уходящей ленты, на нем размещены направляющий стол 11 с центрирующим устройством 12, а также протяжное устройство 13 для вытягивания сваренной ленты. 104 Рис. 3.10.. Специалььная шовнаяя машина МШЛ-150 М Пееред сварккой конец ц уходящ щей ленты ы отрезаеется гильоотинными и ножни-цами 6 п под прямы ым углом м к оси леенты. Приходящий й конец оотрезаетсся такими и же ножн ницами заа пределаами маши ины. Затеем обе ленты совм мещаютсяя осями с помощью ю направлляющего ролика 3 и центр рирующих х устройсств 4 и 12 2 и укла-дываютсся концам ми на свар рочном сттоле 10. Более Б под дробно м место свар рки пока-зано на оотдельном м сечении и (вид А)). Перед сваркой с конец к ухоодящей леенты раз-мещаетсяя на нижн ней электтродной п плите 17, а конец приходящ п щей ленты ы уклады-вается н на него внахлестк в ку. Нахлеестка надежно фиксируетсяя левым 18, цен-тральным м 20 и правым п 23 прижим мами. По осле этого на собрранные заготовки з и опускаются роликки 19 и 21, 2 включчаются си иловая эл лектричесская частть со сва-рочным трансфоррматором и приводд перемещ щения каретки, кооторая каттится по-105 перек ленты. Сварочный ток идет от роликов через соединяемые детали по пути, показанному линией со стрелками, в результате чего происходит их соединение двумя швами по методу односторонней сварки. Возможна сварка и одним швом. Для этого правый ролик прокатывается по контактному угольнику 22, закрепленному на правом прижиме и проводящему ток к детали на большой площади заготовки, не расплавляя ее. Другие специальные шовные машины предназначаются, например, для изготовления сильфонов – тонкостенных гофрированных трубок из нержавеющей стали. Обычно это машины для поперечной сварки кольцевого шва с очень малым диаметром внутреннего ролика. Особенностью таких машин является высокая точность тепловыделения в месте сварки, поэтому здесь обычно используются машины с выпрямлением тока в сварочном контуре или с аккумулированием энергии в конденсаторах. Особую группу специальных машин составляют машины для изготовления цилиндрических проволочных каркасов, например арматуры пластмассовых труб. Каркас представляет собой цилиндр, набранный из множества продольных проволок, поверх которых по спирали навивается еще одна проволока. Крестовое нахлесточное соединение таких проволок выполняется орбитальной головкой с неприводным роликом, обкатывающимся вокруг каркаса. 4. МАШИНЫ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ 4.1. Общее устройство стыковых машин На рис. 4.1 приведена типовая конструкция машины для стыковой сварки оплавлением, которую разделяют на механическую и электрическую части. В состав механической части входят станина 1, неподвижная плита 4, подвижная плита 7, перемещаемая по направляющим 3 механизмом оплавления и осадки 8, а также зажимные механизмы 5 и 6. Механическая часть предназначена для установки и зажатия свариваемых деталей, а также их перемещения в процессе сварки. В состав электрической части входят (по порядку передачи электрической энергии) электромагнитный контактор 2, переключатель ступеней 9, сва106 рочный трансформатор 12 и сварочный контур 11. Кроме того, в состав электрической части входит аппаратура управления 10. Электрическая часть обеспечивает подачу сварочного тока к контакту свариваемых деталей. Настройка сварочного тока выполняется с помощью переключателя ступеней. Необходимую последовательность выполнения операций задает система управления с помощью механизма сжатия. Рис. 4.1. Конструктивная схема стыковой машины Станина стыковой машины существенно отличается по конструкции и назначению от корпуса точечной или шовной машины, а механизмы оплавления и осадки и зажимные механизмы практически не имеют аналогов среди узлов этих машин. Зажимные механизмы фиксируют положение свариваемых заготовок и обычно объединяются конструктивно с соответствующими плитами. Поэтому усилия зажатия Fзаж замыкаются в пределах пары «плита – зажим» и не передаются на станину. Механизм оплавления и осадки перемещает подвижную плиту вместе с одним из зажимных механизмов и одной из свариваемых деталей в сторону неподвижной плиты. Этот механизм развивает большое усилие осадки Fос, измеряемое десятками и сотнями килоньютонов. Станина, плиты и их направляющие должны быть массивными и жесткими, поскольку в противном случае усилие осадки Fос приведет к их сильной деформации и смещению осей свариваемых деталей. С этой же целью направляющих обычно де107 лают две, и располагают их симметрично относительно оси свариваемых деталей (и относительно направления действия Fос). В составе электрической части обычно используется сравнительно простой и надежный электромагнитный контактор. Сварочный трансформатор и переключатель ступеней устроены так же, как у ранее рассмотренных машин точечной, рельефной и шовной сварки. Конструкция сварочного контура существенно отличается от ранее рассмотренных конструкций у названных контактных машин. Стыковые машины для сварки сопротивлением проще и, как правило, меньше по размерам и мощности. Машины для сварки оплавлением также могут значительно отличаться от вышеописанной, несмотря на одинаковые названия составных частей – их конструкция определяется формой и размерами свариваемых деталей. Типичный вид, подобный приведенному на рис. 4.1, имеют только машины общего назначения, предназначенные для получения стыкового соединения деталей типа стержней (проволока, пруток, труба). Среди стыковых машин для сварки оплавлением большое количество специальных – для сварки рельсов, ободьев колес, трубной арматуры, магистральных трубопроводов и пр. 4.2. Сварочные контуры стыковых машин Элементы контура (рис. 4.2) подводят ток от трансформатора к свариваемым заготовкам: гибкие шины 1 и 4, жесткие колодки 2 и 3, а также сварочные электроды – контактные губки 5. Все эти детали, так же как у машин точечной и шовной сварки, изготовляют из высокоэлектропроводных металлов – меди и бронзы. В мощных машинах элементы сварочного контура и их контакты охлаждаются проточной водой. Контактные губки стыковых машин имеют призматическую форму и кроме подвода тока выполняют еще функцию крепления свариваемых деталей. Поэтому они обычно имеют угловую или полукруглую (по окружности свариваемого стержня или трубы) канавку. При сварке деталей другой формы (полоса, уголок и пр.) применяют губки с соответствующей формой контактной поверх108 ности. Длину губок выбирают такой, чтобы обеспечить соосность деталей и предотвратить их проскальзывание при осадке. При сварке стержней она составляет 3–4 их диаметра, а при сварке полос – не менее 10 толщин полосы. Поскольку площадь токоподвода в губках существенно больше, чем у электродов точечных машин, то допустимо их изготовление из бронз с относительно низкой электропроводностью, но с высокой твердостью, например марок БрХ или БрНБТ. Прижимные губки, входящие в состав зажимных механизмов, как правило, ток не проводят, поэтому изготавливаются из более дешевых материалов, например из закаленной стали 40Х. Они также могут иметь канавку по форме свариваемых заготовок, но чаще изготавливаются плоскими. Рис. 4.2. Сварочный контур стыковой машины Для обеспечения соосности свариваемых деталей необходимо настроить совпадение опорных поверхностей у обеих контактных губок. Соосность заготовок по вертикали настраивают винтовым приводом 9, с помощью которого 109 перемещается нижняя клиновая подушка 7, опуская или поднимая верхнюю клиновую подушку 6, а вместе с ней и контактную губку 5. Для обеспечения соосности в поперечном направлении переставляют трапецеидальные крепежные планки 8. 4.3. Механизмы зажатия Зажимные устройства должны обеспечивать точную установку заготовок друг относительно друга и подвод к ним сварочного тока. Усилие зажатия Fзаж должно предупреждать проскальзывание заготовок в губках при самом большом усилии сжатия. Поэтому с учетом коэффициента трения в паре «сталь – медь» Fзаж = (3–5) Fос. При сварке коротких деталей их проскальзывание можно предотвратить установкой упоров, тогда усилие зажатия можно снизить. Конструкции зажимных механизмов весьма разнообразны и определяются формой и размером свариваемых заготовок, необходимым усилием зажатия и характером производства (рис. 4.3). В машинах малой мощности используются эксцентриковые, рычажные и винтовые механизмы с ручным приводом, в более мощных машинах – пневматические, гидравлические и электромеханические. Эксцентриковый зажим обеспечивает небольшое усилие (не более 1 кН), но приводимый в действие вручную отличается высоким быстродействием (рис. 4.3, а). При опускании рукоятки 2 эксцентрик 1 поворачивается и поднимает левое плечо рычага 3. При этом правое плечо опускается и с помощью зажимной губки 4 крепит свариваемую заготовку на контактной губке. Винтовой механизм, показанный на рис. 4.3, б, при ручном приводе создает усилие зажатия до 40 кН. После установки на контактной губке заготовки рычаг 3 поворачивают вокруг оси 2 и накидывают на него замок 6. После этого винтовым домкратом 4, вращая его с помощью рукоятки 5, создают необходимое усилие, передаваемое прижимной губкой 7 к заготовке. Для легкого откидывания рычага в исходное положение после сварки используется возвратная пружина 1. 110 Рис. 4.3. Зажимные механизмы Пневматический механизм (рис. 4.3, в) отличается высокой скоростью действия и проектируется на усилия до 100 кН. Здесь пневмоцилиндр 1 своим штоком 2 поворачивает рычаг 3, который воздействует на прижимную губку 4 и свариваемую заготовку. Усилие зажатия зависит от диаметра пневмоцилиндра и соотношения плеч рычага и настраивается изменением давления воздуха. Если по расчету диаметр пневмоцилиндра получается неприемлемо большим, то используют сдвоенный пневмоцилиндр, как и показано на рисунке, либо применяют систему выламывающихся рычагов, подобную приведенной на рис. 4.4, г. Гидравлический привод обеспечивает еще более значительное усилие зажатия (до 5000 кН), но отличается большой сложностью, поскольку требует установки специальной масляной станции с насосом, баком и управляющей гидравлической аппаратурой. Поэтому обычно для экономии гидравлический 111 привод зажатия проектируется только заодно с гидравлическим приводом сжатия (оплавления и осадки). Есть, правда, возможность проектирования гидравлического привода с более дешевым преобразователем давления, описанным ранее (см. рис. 2.9). На рис. 4.3, г приведена конструкция комбинированного пневмогидравлического механизма с таким преобразователем. В нем сначала подается воздух только в камеру В пневмоцилиндра 4, который опускает прижимную губку 5, предварительно фиксируя свариваемую деталь на контактной губке 6. После этого воздух подается в преобразователь с пневматическим цилиндром 1, масляным баком 2 и гидравлическим цилиндром 3. При этом давление масла в полости Б многократно превышает давление сжатого воздуха в полости А. Масло под высоким давлением попадает в полость Г, увеличивая зажимное усилие и доводя его до необходимого при сварке. Отметим, что реактивные усилия Fр зажимной и контактной губок, показанные пунктирными линиями, замыкаются внутри скобы 7 и не передаются на станину стыковой машины. Это, впрочем, относится и ко всем механизмам, показанным на рис. 4.3. 4.4. Механизмы оплавления и осадки В машинах для сварки сопротивлением механизм сжатия выполняет функции предварительного сжатия заготовок и последующей их осадки. В машинах для сварки оплавлением механизм сжатия сначала обеспечивает плавное сближение заготовок в процессе их оплавления, а затем резкую осадку. Нашли применение следующие типы приводов: пружинный, рычажный, электромеханический, пневматический, гидравлический (рис. 4.4), а также их различные комбинации. Наиболее простой пружинный механизм применяют в маломощных машинах для сварки сопротивлением (рис. 4.4, а). Перед сваркой подвижную плиту 1 рычагом 4 с помощью эксцентрика 5 сдвигают вправо, взводя пружину 6. Затем в зажимных устройствах устанавливают свариваемые детали и отпускают защелку 2. Включается ток, и действием пружины детали осаживаются на необходимую величину припуска, после чего ток выключается. Настройка усилия 112 осадки выполняется винтом 3. Усилие осадки здесь не превышает 1 кН, к тому же к концу сварки оно снижается, что технологически неоправданно. Рис. 4.4. Механизмы оплавления и осадки стыковых машин Ручной рычажный механизм (рис. 4.4, в) используется в машинах средней мощности. Подвижная плита 1 перемещается рычагом 3 с помощью серьги 2. 113 Ход подвижной плиты, а следовательно, и припуск на оплавление и осадку настраиваются винтом 4. Усилие, создаваемое сварщиком, многократно увеличивается рычажной системой. К тому же в параллелограмме сил сварочное усилие Fос зависит от угла α по соотношению Fос = Fрl1/(l2 sinα) и к концу сварки увеличивается по мере приближения α к 0. Вручную таким механизмом удается развить сварочное усилие до 50 кН. Относительным достоинством ручного привода является его универсальность. Действительно, вручную при сварке сопротивлением можно задать благоприятный алгоритм постепенного увеличения усилия в процессе сварки. С другой стороны, при сварке оплавлением удается обеспечить медленное движение подвижной плиты вначале и резкое ускорение при осадке. Такой привод допускает и обратное движение плиты, что можно использовать для предварительного подогрева заготовок несколькими короткими замыканиями перед сваркой. Недостатком привода является зависимость качества от квалификации сварщика. Электромеханический привод (рис. 4.4, б) обеспечивает автоматический цикл перемещения подвижной плиты с помощью профилированного кулачка и используется в машинах для сварки оплавлением. Трехфазный асинхронный двигатель 11 передает вращение на бесступенчатый вариатор скоростей 12, а с него клиноременной передачей 14 на пару шестерен 9, далее на червячный редуктор 8 и на кулачок 7. Вращение кулачка преобразуется в поступательное перемещение ролика 5, штока 4, винта 3 и, наконец, подвижной плиты 2. Возврат подвижной плиты по окончании сварки обеспечивают пневмоцилиндры 1. Ступенчатая регулировка скорости сварки выполняется сменными шестернями 9. Плавную регулировку скорости обеспечивает вариатор скоростей 12. Например, при опускании двигателя винтовой передачей 10 клиновой ремень раздвигает друг от друга два конических диска вариатора, преодолевая сжимающее действие пружины 13. При этом ремень касается дисков по меньшему диаметру, что приводит к снижению линейной скорости ремня, а поэтому и скорости сварки. Необходимый закон изменения скорости оплавления задается профилированием кулачка 7, а быстрый переход от оплавления к осадке достигается 114 установкой на нем вставки 6. Расстояние между плитами настраивается винтом 3. Разумеется, автоматизация процессов оплавления и осадки способствует достижению высокого качества сварных соединений. Но переход от одного типоразмера заготовок к другому требует изготовления нового кулачка. К тому же мощность и прочность моторного привода ограничена, так что он развивает усилие осадки не более 70 кН, а предельная скорость осадки ограничена величиной 20–25 мм/с. В мощных машинах нашел применение гидравлический привод. По принципиальной гидравлической схеме (рис. 4.4, г) рассмотрим устройство и работу привода со следящим золотником. Номинальное значение давления масла в типовых насосных станциях обычно составляет 6,3 МПа, но в наиболее мощных машинах, например для сварки рельсов, может достигать десятков мегапаскалей. Масло из бака 11 закачивается в гидравлическую систему насосом 9. Через обратные клапаны 8 и 11, гидрораспределители 3, 4 и 7, разгрузочные клапаны 5 и 6 и золотник 12 масло под давлением подается в гидроцилиндр 2. Обратные клапаны допускают движение масла только в одну сторону. Разгрузочные клапаны при превышении давления в системе приоткрываются и сбрасывают часть масла в бак, тем самым стабилизируя давление в системе. Двухпозиционные гидрораспределители с электрическим управлением по команде от системы управления машины подают масло в гидроцилиндр. Золотник установлен на подвижной плите 1 машины и движением своего штока направляет масло в ту или иную полость гидроцилиндра и этим задает направление и скорость движения плиты. В свою очередь шток золотника перемещается маломощным программным электроприводом, например кулачковым, подобным по кинематике приводу на рис. 4. 4, б. Мощный гидроцилиндр установлен на станине машины и своим штоком перемещает подвижную плиту вместе с одной из свариваемых заготовок. Сначала рассмотрим принцип автоматического слежения при оплавлении. При этом гидрораспределители устанавливают в положение, показанное на схеме. Перед сваркой шток золотника стоит в среднем исходном положении, 115 так что каналы А и Б не сообщаются, и поэтому масло в гидроцилиндр не подается. Для начала сварки шток золотника перемещают влево, и масло идет по пути, показанному тонкой линией, от насоса в полость Д гидроцилиндра. Из полости Г масло сбрасывается в бак по пути, показанному частой штриховой линией. Шток гидроцилиндра перемещает подвижную плиту также влево – при включенном токе пошел процесс оплавления. Поскольку золотник установлен на подвижной плите, то и его корпус перемещается влево, так что при остановившемся штоке золотника взаимное положение корпуса и штока снова вернулось бы к исходному состоянию (разобщению каналов А и Б) и плита бы остановилась. В действительности же шток золотника продолжает перемещаться по программе S(t), заданной системой управления, а шток гидроцилиндра и подвижная плита в точности повторяют (отслеживают) тот же закон движения S(t). Теперь рассмотрим работу привода при осадке. С этой целью переключают гидрораспределители 3 и 4 в другое положение. Поэтому масло подается в полость Д гидроцилиндра по короткому пути, показанному штриховой линией, с высокой скоростью, вызывая резкую осадку свариваемых заготовок. Для возврата подвижной плиты в исходное состояние после сварки шток золотника переводят в правое положение, и гидроцилиндр реверсируется, перемещая плиту также вправо. С помощью следящей системы легко придать приводу частые возвратнопоступательные движения – процесс оплавления при этом приобретает более устойчивый импульсный характер. Кроме описанной системы со следящим золотником используется также более простая система с дросселем. Дроссель постепенно снижает гидравлическое сопротивление на пути масла от насоса к гидроцилиндру и этим обеспечивает плавное ускорение процесса оплавления. А к концу сварки дроссель отключается, что вызывает резкую осадку. Главным достоинством гидравлического привода при относительно малых размерах гидроцилиндра является большая мощность и стабильность – при осадке он развивает усилие в несколько десятков и даже сотен килоньютонов. Фактически являясь усилителем маломощного электрического привода, он об116 ладает высокой универсальностью последнего – сложным законом S(t), быстрой переналадкой, возможностью предварительного подогрева заготовок и импульсного оплавления. Обычно автоматическое программное управление стыковой сваркой выполняется в функции перемещения подвижной плиты. Поэтому включение и выключение исполнительных устройств происходит по команде путевых или конечных выключателей, установленных на станине или подвижной плите. Исполнительными устройствами автоматических стыковых машин являются электромагнитный контактор, электропневмоклапаны зажимных механизмов и механизмов сжатия или электромагнитные пускатели их приводов. На рис 4.5 приведены типичные циклограммы стыковой сварки. При сварке сопротивлением (рис. 4.5, а) перемещение S, ток Iсв и усилие сжатия F возникают почти одновременно, а выключение тока и окончание сварки происходят после достижения заданного значения осадки (укорочения) деталей. При сварке непрерывным оплавлением (рис. 4.5, б) с током Iопл перемещение S подвижной плиты постепенно ускоряется, и к моменту исчерпания припуска на оплавление Δопл скорость Vопл достигает максимального значения (порядка 1–10 мм/с), после чего приводу сжатия путевым выключателем дается команда на резкую осадку с приложением максимального усилия Fос и достижением высокой скорости осадки Vос (для стальных заготовок – до 100 мм/с). Выключение тока Iос производится другим путевым выключателем по исчерпании примерно половины припуска на осадку Δос. Остановка привода сжатия происходит еще позже – после полного исчерпания настроенного припуска на осадку Δос. Сварка оплавлением с предварительным подогревом (рис. 4.5, в) начинается несколькими кратковременными замыканиями заготовок друг на друга с током Iпод. Поэтому привод сжатия должен обеспечивать еще и повторные возвратно-поступательные перемещения подвижной плиты. При сварке больших толщин устойчивость оплавления повышается, если оно стимулируется импульсами на протяжении всего процесса (рис. 4.5, г). 117 Рис. 4.5. Циклоограммы сттыковой св варки рукции машин для я сварки и сопроти ивлением м 4.55. Констр Маашины длля стыковвой сваркки сопроттивлением м, как прравило, им меют ма-лую мощ щность и обеспеч чивают срравнителььно небольшой свварочный й ток (доо 20 кА), п посколькуу качестввенное свварное соединениее при этоом способ бе сварки и достигаеется толькко у тонк ких стерж жней диам метром отт 0,5 до 122 мм. В большинб стве случчаев они имеют ру учное упрравление,, относительно проостую ци иклограм-му, и не всегда нууждаютсяя в водяноом охлажд дении. тыковая машина м МСС-1902 М 2 предстаавлена на рис. 4.6. Она пред дназначе-Ст на для свварки стерржней ди иаметром до 12 мм м и широк ко использзуется в поточных п х линиях вволочильн ного прои изводстваа для соед динения бухт провоолоки. 118 Наа корпусе 1 машин ны сверхуу располож жены изо олированнная от кор рпуса по-движная контактн ная плита 19 и нееподвижн ная плитаа 22 с усстановлен нными наа них зажи имными механизм м ами 20 и 21. Зажи имные мех ханизмы – эксценттриковыее со стальн ными при ижимным ми губкам ми, снабжеены защи итным отккидным щитком щ 6.. Для переемещенияя плита 19 размещ щается наа ползуне 18 с шарриковыми и направ-ляющими 17. Прри сварке подвижн ная плитаа перемещ щается ннаправо в сторонуу неподвиж жной уси илием вер ртикальноо располо оженной пружины ы 3 с гори изонталь-ным троссиком 5. Рисс. 4.6. Стыкковая маши ина МСС-1902 Наастройка необходи н имого уси илия сжаттия выполняется м механизм мом натя-жения 166, которы ый тянет подвижну п ую плиту вместе с тросиком т м влево. НепосредН ственно перед свааркой пру ужину доополнител льно расттягивают с помощ щью руко-ятки и экксцентриккового усстройстваа в составее механиззма 7 взвоода пруж жины. Дляя точной н настройки и установвочного р асстоянияя между контактнными губк ками вра-щают ви инт с рукоояткой 8. Для торц цевания ко онцов сваариваемы ых заготоввок перед д сваркой использууют ножни ицы 4. Длля защиты ы подвиж жных и токковедущи их частей й 119 служит кожух 15. На передней стенке машины размещены сигнальная лампа 14 «сеть», кнопки 13 «стоп» и 12 «отжиг». На задней стенке находится болт 2 «заземление» для крепления защитного провода. Силовая электрическая часть машины состоит (по порядку передачи энергии) из автоматического выключателя 9, электромагнитного контактора 26, двух переключателей ступеней 10 и 11, сварочного трансформатора 24 и сварочного контура 23 с плитами 19 и 22 и контактными губками. Переключатели 10 и 11 обеспечивают восемь ступеней регулировки тока. Сварочный трансформатор с воздушным (за счет естественной конвекции) охлаждением имеет напряжение холостого хода от 1,2 до 3 В. Блок реле 25 управляет порядком включения-выключения контактора. Работу машины при сварке поясним с помощью схемы (рис. 4.7). Перед сваркой переключателями S5 и S6 устанавливают необходимую ступень – настраивают сварочный ток. Передвижением путевого выключателя S4 настраивают величину припуска на осадку под током. Автоматическим выключателем QF подают сетевое напряжение, о чем при включении понижающего трансформатора TV цепей управления с плавкими вставками FU1 и FU2 сигнализирует лампа HL. После взвода пружины и зажима заготовок рукоятку взвода отпускают. При этом действием пружины сжимаются заготовки, и срабатывает микровыключатель S1, который запускает контактор KM. Его силовые контакты KM.1 и KM.2 подают напряжение на первичную обмотку сварочного трансформатора ТМ. Идет сварочный ток с одновременной осадкой заготовок. В случае необходимости экстренного выключения машины нажимают кнопку S3 «стоп», запускающую электромагнитный расцепитель выключателя QF. При нормальном же течении осадки в момент срабатывания путевого выключателя S4 включится промежуточное реле KV и своим размыкающим контактом KV.1 отключит контактор. Пропускание тока прекратится, но разогретые детали продолжают осаживаться до полного исчерпания припуска на осадку. Сварка окончена, детали разжимают и вынимают из контактных губок. Если 120 необходимо выполнить термообработку готового соединения, то его снова зажимают в губках и включают ток нажатием на кнопку S2 «отжиг». Рис. 4.7. Принципиальная электрическая схема машины МСС-1902 Другие машины для сварки сопротивлением могут иметь пневматический привод зажатия, а также двойной привод осадки – пружинно-пневматический. Поэтому на начальной стадии сварки нагрев идет эффективно благодаря малому усилию сжатия заготовок пружиной (иногда вплоть до расплавления их торцов), а на второй стадии вступает в действие пневмопривод, резко осаживающий разогретые торцы, что способствует получению качественного соединения. Для сварки с принудительным деформированием стыка и подрезкой грата контактные губки оснащают вставками из жаропрочной стали. При сварке ответственных изделий, например из закаливающихся сталей, может использоваться автоматическая термообработка готового стыка с контролем температуры по всем стадиям нагрева и охлаждения. 4.6. Конструкции универсальных машин для сварки оплавлением Серийные машины общего назначения могут выполнять сварку стальных стержней сечением от 15 до 2500 мм2. Снизу этот диапазон ограничен трудностью обеспечения устойчивого процесса оплавления, а сверху – рациональной электрической мощностью (до 200 кВА при подогреве и осадке). Если же электрическая сеть питания не лимитирует потребление энергии, то верхнего ограничения по сечению практически нет – известны машины, рассчитанные на сварку изделий с площадью поперечного сечения до 100000 мм2. Правда, воз121 можны ееще и ограаниченияя по механ нической мощностти приводдов осадк ки и зажа-тия. Для выше наазванных серийны ых машин номинал льное усиллие осадк ки дости-рхмощных х машин требуетсся усилиее гает 80 ккН, тогдаа как для уникальных свер около 40000 кН. Маашина МС СО-201 (р рис. 4.8) предназн начена дл ля стыковвой сварк ки непре-рывным оплавлен нием и оп плавлениеем с предвварительн ным подоогревом дееталей изз ых и леги ированныхх сталей сечением с м от 120 ддо 1400 мм м2, вклю-низкоугллеродисты чая армаатуру желлезобетонаа диаметрром до 32 2 мм. Рис. 4.8. 4 Стыковвая машинаа марки МС СО-201 Наа корпусе 12 маши ины устан новлены неподвиж жный 2 и подвижн ный 3 за-жимы, а также прриводы оссадки 27 и оплавлеения 30. Зажимы З уустроены одинако-122 во, они имеют нижнюю контактную губку 21, изготовленную из бронзы, и верхнюю зажимную губку 19 со стальной зубчатой накладкой 20 для надежного крепления свариваемой детали. Ход зажимной губки выполняется по окружности двумя устройствами: при настройке на диаметр заготовки – трехшарнирнорычажным 17, перемещаемым винтом 18 с помощью ключа, при зажатии заготовки – рычажно-эксцентриковым 15 с пневмоцилиндром 16. Неподвижный зажим 2 электрически изолирован от корпуса. Подвижный зажим 3 одним концом крепится на кулачковом валу 6, а другим – на вспомогательной опоре 22. За счет поворота внутри опоры 5 кулачкового вала с небольшим эксцентриситетом обеспечивается настройка соосности свариваемых заготовок. Кроме того, подвижный зажим имеет винтовое устройство 28 для изменения начального расстояния между зажимами, т. е. для настройки установочного расстояния – вылета свариваемых заготовок из контактных губок. Привод оплавления – ручной: на этапе оплавления он обеспечивает при повороте рукоятки 30 с эксцентриком 29 перемещение подвижного зажима штоком 26. Вместе с подвижным зажимом с плавно нарастающей скоростью перемещается и одна из заготовок. С помощью этого привода также выполняются возвратно-поступательные перемещения зажима в случае предварительного подогрева заготовок несколькими короткими замыканиями. Привод осадки – рычажно-пневматический. По команде путевого микровыключателя 25, установленного на корпусе в точке перехода от оплавления к осадке, подается воздух в пневмоцилиндр 8, который с помощью рычага и эксцентрика 27 продолжает перемещение подвижного зажима, но уже с большей скоростью и усилием, достигающим 20 кН. При дальнейшем движении подвижного зажима срабатывает другой путевой микровыключатель 23, дающий команду на завершение процесса. Настройка величины припусков на оплавление и осадку выполняется перестановкой кулачков на регулировочной планке 24. Возврат подвижного зажима в исходное положение осуществляется пружиной 7. Циклограмма процесса с непрерывным оплавлением подобна представленной на 123 рис. 4.5. б, а в случае сварки с предварительным подогревом – подобна изображенной на рис. 4.5, в. Пневматическая система машины присоединяется к цеховой сети сжатого воздуха и имеет в своем составе два пневмоцилиндра зажатия 16, последовательно включаемые ручным пневмораспределителем 1, а также пневмоцилиндр осадки 8 с регулятором давления 10. Система охлаждения подключается к водопроводной сети и обеспечивает последовательным протеканием воды охлаждение сначала вторичных витков трансформатора, а затем токоподводов к контактным губкам. Визуальный контроль охлаждения возможен благодаря наличию сливной воронки 11. Внутри корпуса 12 с дверцей 13 размещены автоматический выключатель, электромагнитный контактор, переключатель ступеней 14, сварочный трансформатор 4, электропневмоклапан, а также панель с электрическими элементами управления. Органы непосредственного управления – кнопки и сигнальная лампа – установлены на пульте 9. Устройство электрической части и связи ее элементов показаны на рис. 4.9. Силовая энергия от сети передается автоматическим выключателем QF, контактором KM и переключателем ступеней SA на первичную обмотку сварочного трансформатора TM, а со вторичной обмотки по сварочному контуру – на соединяемые заготовки. Автоматический выключатель необходим для включения-выключения машины, а также для защиты ее от перегрузок. Электромагнитный контактор обеспечивает включение сварочного трансформатора. Витковая регулировка тока выполняется в 8 ступеней трехножевым переключателем ступеней. Трансформатор – однофазный броневой с эпоксидной заливкой и водяным охлаждением. Конденсаторы C1-C2 служат в качестве фильтра для защиты сети от высокочастотных помех. Плавкие предохранители FU1-FU4 защищают цепи управления. По схеме поясним порядок работы электрических устройств машины. Автоматическим выключателем QF машину соединяют с однофазной сетью 380 В. При этом загорается сигнальная лампа HL, и запитывается трансформатор TV 124 цепей уп правленияя 380/24 В с выпррямительн ным блок ком VD. Д Для начал ла сварки и нажимаю ют кнопкуу SB2 «сееть», что приводи ит к срабаатыванию ю промеж жуточногоо реле KV и блокирровке его питания,, а по его о командее – электрромагнитн ного кон-тактора K KM. В результате на заготоовках появляется напряжени н ие холосттого ходаа сварочноого трансф форматор ра TM. Рис. 4.9. Принцип пиальная эллектрическкая схема машины м МС СО-201 Прри послед дующем сближен нии заготтовок воззникает ссварочный ток, и начинаеттся процеесс оплавл ления. Поосле замы ыкания ко онтакта ппутевого микровым ключателля SQ3 срработает электропн э невмоклаапан YA, и машинаа перейдеет к этапуу осадки. При далльнейшем м движени ии подви ижного зажима з ссработает путевой й ыключателль SQ2, что приведдет к откл лючению реле KV V и контак ктора KM,, микровы а поэтом му – к пррекращени ию свароочного то ока. Далеее осадка продолжается безз тока, поссле чего сварка с зак канчиваеттся. При необходи имости заамедленно ого охла-125 ждения сваренных деталей нажимают кнопку SB3 «отжиг», в результате чего сработают реле KV и контактор KM, но уже без блокировки. По стыку сваренных деталей пойдет ток от трансформатора ТМ, что приведет к повторному выделению в них теплоты. Поэтому кнопку следует удерживать на протяжении всего периода отжига. Кнопка SB1 нужна для экстренного выключения машины. Машина также отключится от сети при попытки снять защитный кожух, поскольку при этом сработает концевой выключатель SQ1. Другие конструкции машин для сварки оплавлением отличаются номинальным усилием осадки и электрической мощностью, а также особенностями циклограммы (с непрерывным оплавлением, с предварительным подогревом, с импульсным оплавлением). Более мощные машины имеют электромеханический (моторно-кулачковый) привод оплавления и осадки. В этом случае достигается высокая стабильность настроенного режима, в частности оптимального графика нарастания скорости оплавления. Еще лучше управляются машины с гидравлическим приводом перемещения подвижной плиты. Но их приходится дополнительно комплектовать насосными станциями с давлением масла не менее 6,3 МПа. В этом случае полезно и привод зажатия делать гидравлическим. Пример выбора стыковой машины для сварки оплавлением. Для изготовления заготовки сверла диаметром 16 мм из стали Р18 с державкой из стали 40 по технологическому справочнику принимаем режим: Iопл= 3 кА, Fос = 14 кН. Из прил. 6 выбираем машину МСО-401Э с максимальным усилием осадки 36 кН и наибольшим вторичным током 15 кА. При ознакомлении с техническим паспортом машины выясняем, что она пригодна для сварки концевого металлорежущего инструмента (сверла, развертки, метчики и др.) с площадью сечения от 80 до 300 мм2, а также других стержневых изделий диаметром до 20 мм. 4.7. Конструкции специальных стыковых машин Специальные машины для стыковой сварки распространены даже больше, чем универсальные. Это объясняется чрезвычайно широкой номенклатурой свариваемых изделий, существенно различающихся как по форме, так и профи126 лю их поперечного сечения, что вынуждает в каждом случае разрабатывать специальную форму сварочных губок и влияет на конструкцию приводов. Таковы, например, лентосварочные машины, встраиваемые в технологические линии непрерывного металлургического производства. При толщине свариваемых лент 0,5–5 мм зажимные и подающие устройства должны обеспечивать высокую точность совмещения торцов лент (не ниже 0,1 мм). Попутно приходится решать проблему удаления грата в горячем состоянии непосредственно в сварочной машине. Подобные трудности возникают при конструировании машин для сварки ленточных пил, но дополнительно необходимо обеспечивать и термообработку сваренных деталей. Цепесварочные машины кроме сложной формы контактных губок отличаются еще специальным приводом для подачи заготовки цепи и протяжки готового изделия. Для цепей до 16 калибра (диаметра заготовки в мм) рационально использование сварки сопротивлением. Для цепей 14–28 калибра применяют сварку оплавлением из предварительно связанных С-образных звеньев (с одним стыком). Сварка цепей с двумя стыками из U-образных полузвеньев рекомендуется для наиболее мощных цепей, например якорных, но она трудней поддается автоматизации, поскольку требует ручной укладки полузвеньев в контактные губки. При сварке колец и ободьев колес из полосы (вело-, мото-, автотранспорта) в конструкции машины кроме своеобразной формы сварочных губок приходится учитывать еще и шунтирование сварочного тока участком кольца основного металла. Стыковая сварка оплавлением рельсов, также и других изделий большого сечения, таких как трубы большого диаметра, предъявляет к оборудованию ряд специфических требований, прежде всего в отношении тока, усилия осадки и энергосбережения. В стационарных (заводских) условиях соединяют несколько коротких рельсов в плеть длиной до 20 и более метров, если для транспортировки таких изделий к месту монтажа железнодорожного пути имеются возможности. Такие машины должны иметь мощность не менее 150 кВА и развивать усилие осадки не менее 100 кН. В полевых условиях стыковая сварка оплавлением рельсов используется в составе путеукладочного поезда с помо127 щью подвесных машин. При такой же мощности и усилии осадки подвесная машина должна весить не более 2,5 тонн. Стационарная машина марки К190ПА для сварки рельсов сечением до 18000 мм2 является результатом непрерывного совершенствования концепции двухколонных машин (рис. 4.10). На станине 1 смонтированы неподвижная колонна 3, подвижная колонна 10, а также привод оплавления и осадки с гидроцилиндрами 13 и 15. Неподвижная колонна 3 используется для размещения левого из свариваемых рельсов в зажимных башмаках 4 и 5 с контактными губками. Гидроцилиндр зажатия 8 перемещает вниз поршень 6 с верхней контактной губкой и развивает усилие зажатия до 1700 кН. Подвижная колонна 10 с гидроцилиндром зажатия 9 используется для размещения правого рельса и устроена подобным образом, но дополнительно имеет электромеханический привод коррекции по вертикали 17, перемещающий правый рельс вверх-вниз для совмещения с неподвижным левым рельсом. Подобный привод поперечного перемещения обеспечивает коррекцию по горизонтали (не показан). При сварке подвижная колонна 10 с зажатым правым рельсом перемещается в продольном направлении двумя гидроцилиндрами оплавления и осадки 13 и 15. Штоки гидроцилиндров 11 и 16 жестко закреплены в неподвижной колонне 3 и опоре 14, поэтому перемещаются корпуса этих гидроцилиндров 13 и 15 вместе с подвижной колонной. Программное оплавление с плавно нарастающей скоростью и быстрой последующей осадкой обеспечивает гидроследящее устройство 12, управляющее золотником для подачи масла в гидроцилиндры 13 и 15. Принцип действия гидропривода со следящим золотником подобен показанному на рис. 4.4, в. Гидропривод может обеспечивать также импульсное оплавление благодаря прерывистому сближению деталей с частотой 16–24 Гц и амплитудой 1 мм. Импульсное оплавление повышает устойчивость процесса и снижает общее потребление энергии. Сварочные трансформаторы 2 и 7 находятся внутри неподвижной колонны и подключены к контактным губкам параллельно. При такой конструкции сварочного контура существенно снижается его сопротивление и потери энергии. 128 Рис. 4.10. Консструктивнаая схема сттыковой маашины К1900ПА Дру ругие релььсосвароччные маш шины расссчитываю ют на свар арку рельссов сече-нием от 4500 до 10000 1 мм м2, некото рые из ни их могут иметь усстройство о для сня-тия гратаа. Особен нно остро о стоит пр проблема энергоснабжения таких маашин при и сварке ррельсов в пути. Дл ля ограни ичения по отребляем мой мощнности исп пользуютт циклограамму с неепрерывн ным оплаввлением, причем скорость с оплавлен ния плав-но нарасстает в зависимоссти от вееличины тока опл лавления, либо пр рименяютт цикл с и импульсн ным оплаавлением.. В последнем сл лучае удаается знаачительноо снизить потреблеение энер ргии и моощность автономн а ного истоочника, в качествее которогоо использзуют дизель-электтрическую ю установку. Посскольку мощность м ь такого и источникаа огранич чена вели ичиной 100–150 1 ременноее кВА, то кратковр увеличен ние энерговыделеения на этапе оссадки досстигаетсяя использзованием м большогго маховика или фо орсирован нием двиггателя. Маашины длля сварки магистрральных (диаметро (д ом до 14220 мм) и техноло-гическихх (менее 530 мм) тр рубопровводов проектируютт с исполььзованием м того жее подхода,, который й был показан у ррельсосваарочных машин. м С Стационар рные ма-шины об бычно используюттся на сваарочных базах на небольш шом рассттоянии отт монтажаа нитки тррубопрово ода, здесьь соединяяют трубы ы в плеть ддлиной до д 40 м. 129 Пер ередвижнная машин на маркии К584М для д сварк ки труб нна трассе в непре-рывную нитку пооказана наа рис. 4.1 1. К стыкку подлеж жащих сваарке труб б машинаа щается трранспортн ным устрройством (краном м, тракторром) с помощью п ю перемещ шарнирн ной подвеески 3. Два Д клещ евых заж жима 1 и 4, крепяящихся на н концахх труб, усттроены прриблизитеельно оди инаково. Конструкц К ция левогоо зажима показанаа его шток на разреззе. Гидроц цилиндр механизма м а зажатияя 12 при движении д ка 10 внизз траверсоой 11 развводит сер рьги 9. Двве коробч чатые щек ки 6 при этом повворачива-ются воккруг оси 7, 7 зажимаая в свароочных губ бках 5 полукруглоой формы сварива-емые загготовки. Два Д сваро очных траансформаатора 8, раазмещеннные внутр ри левогоо зажима, подают ток т кажды ый к своей й паре сваарочных губок. г Рисс. 4.11. Кон нструктивнная схема сттыковой маашины К5884М Прри таком их парал ллельном соединен нии дости игается боолее равн номерноее распредееление тока по сеч чению сты ыка и сни ижение со обственноого сопротивленияя машины. Зажимы ы при свар рке вместте с загото овками сб ближаютсся друг к другу поо оси 7 с п помощью ю гидравли ического привода оплавлен ния и осаддки 2. Пр ри работее в составее отдельн ного техно ологическкого комп плекса маашина допполняется дизель-генератоорным истточником м перемен нного токка с полеззной мощ щностью 200 2 кВА,, насосной й станциеей с давлеением массла 12,5 МПа, М а таакже автоономной системой с й оборотноого водосснабженияя. Внуутритрубные ма ашины дл для сваркки магисстральныхх трубо опроводовв имеют орригинальную консструкцию ю. Это уни икальные,, насыщеннные авто оматикой й и гидраввликой соооруженияя, участвуующие в непрерыв вном прооцессе сваарки нит-130 ки трубопровода и входящие в состав большого комплекса машин, последовательно выполняющих операции сборки, сварки, изолировки и т. д. Машина движется внутри трубы, как по направляющей, к ее несваренному концу и фиксируется изнутри цанговым зажимом. Очередная привариваемая трубная секция с помощью трактора-трубоукладчика надевается на переднюю часть машины и также фиксируется со взаимной центровкой свариваемых стыков. Затем методом непрерывного оплавления производится сварка с перемещением привариваемой секции по направлению к ранее выполненному трубопроводу. Внутренний грат снимается в горячем состоянии плужковым гратоснимателем в процессе перемещения машины к следующему стыку, наружный грат удаляется с помощью торцевых фрез. 131 132 Изготовитель Масса, кг Габаритные размеры, мм Низкоуглеродистые стали Нержавеющие стали Алюминиевые сплавы Арматура (диаметр) Тип регулятора Раствор, мм Наибольший вторичный ток, кА Номинальный длительный ток, кА Наибольшая мощность, кВА Усилие сжатия, кН Вылет, мм Тип Марка Свариваемые толщины, мм 3–8 до 22 DALEX 480 – до 3 3–12 – 0,3–1 0,3–2,5 200 4,4 750 РВИ-504 4–16 0,5 0,5–1,5 0,5–4 200 6,8 500 124 9 19 4–22 0,5–0,8 0,5–4 0,5–6 – 1200 110 – 21 РВИ-802 6–25 до 1,5 0,5–3 0,5–6 250 12,5 500 242 14 30 6–32 до 2 0,5–3,5 0,5–7 250 16 500 420 10 40 – 0,5–1,5 0,5–3 0,5–4 180–300 18,5 500 350 14 – 0,5–3 0,4–4 0,6–6 200–350 22 800 81 14 МТВМТН4801 7502 Постоян- Низкочаного тока стотная 48 75 0,2–1,5 0,3–1,5 0,3–1,5 – 300 600 32 – МТК5001 Конденсаторная 50 Приложение 1 РКМШУ ШУ – 803-1 1130х 1500х520 1350х500 1700х730 1390х530 1600х560 1825х750 2830х970 2600х780 480х1570 х1700 х2130 х2340 х2190 х2450 х2475 х2530 х2250 220 250 310 1700 420 480 1350+105 4200+110 2700+ 1100 НПО Электрик ОАО НПО Электрик КЗЭСО 0,3–1 до 1,5 РКС-15-1 0,3–3 до 8 200 4,4 500 6 350–650 75 5,6 4 60 15 12 80 28 PL-80 Технические характеристики точечных машин прессового типа МТМТКТМТМТМТ1229СЕ 1503СЕ 1928СЕ 009 3001СЕ 4019СЕ Однофазные Низкоуглеродистые стали Нержавеющие стали Арматурные стержни (диаметр) Тип регулятора Габаритные размеры, мм Раствор, мм Вылет, мм Тип Наибольший вторичный ток, кА Номинальный длительный ток, кА Наибольшая мощность, кВА Усилие сжатия, кН Марка Масса, кг Производитель Свариваемые толщины, мм 133 3,8 3,5 0,2–3 0,5–2 2–5 900 300 1310 160 ЭСВА – 10 – 500 250 1350 100 СЭЛМА 230 0,5–2 – 260 32 20 250, 500 3,2 1 180 DALEX до 12 до 1 до 5 130–700 3,6 – 1220 330 1350 230 НПО Электрик 2–12 0,5 0,5–4 150–325 200–500 2,5 28 3,2 1210 450 1255 325 ЗАО Искра 2–12 0,5 0,5–5 – 180–900 5 35 3,2 390 260 225 30 Blueweld до 1,5 11 кВт 4–16 – 0,5–4 2,7–6,25 105 5,6 РКС-15-1 РКС-15-1 1415 1420 720 860х4010 3850 300 440 НПО Электрик 4–10 0,5–2 2,6–4 60 3,6 10–22 – – 70 134 – – 852 880 605 345 860 360 340 500 ОАО КЗЭСО 4–10 0,5–2,5 118 – Приложение 2 Технические характеристики радиальных и подвесных точечных машин МТ-501 МТРGL-202 МТРМТРDigital МТПМТПКТ-008 МТП1201 1610 1701 Plus 5500 1110ЭК 1409 ЭК 2401 Переменного тока стационарные радиального типа Переменного тока подвесные 5 12 12 16 17 3 11 15 14 24 Масса, кг Изготовитель Алюминиевые сплавы Тип регулятора Габаритные размеры, мм Низкоуглеродистые стали Нержавеющие стали 1–4 300 Вылет, мм Раствор, мм 100 18,7 44 МР-4020 Тип Наибольший вторичный ток, кА Номинальный длительный ток, кА Наибольшая мощность, кВА Усилие сжатия, кН Марка Свариваемые толщины, мм 134 РВИ-802 1335х550х 2380 950 0,5–4 130–330 240 98 19,5 6 45 1–4 300 250 30 76 500 500 700 65 45 РВИ-802 1660х603 3500х2500 х2490 х1650 1300 7000 НПО Электрик 0,5–4 115–330 240 248 31 18 универсальные 80 190 Технические характеристики рельефных машин МР-4501 МР-6924 МР -8010 МРВ-19001 ШУ 2150х1100 х3350 54000+250 0,5–4 0,5–4 90–450 300 1240 50 32 240 МРН24009 1850х800 х2000 1800 0,3–1,5 0,3–1,2 200 15 10,7 67 МРК6701ЭК 2000х670 х1250 950 Kemek weld 150–285 350–500 250 18 60 B251P НПО Электрик специальн МРС-01 Приложение 3 135 Масса, кг Изготовитель Количество пар электродов Количество трансформаторов Наибольшая производительность, цикл/мин Потребляемая мощность, кВА Комплекс на основе машины Габаритные размеры, мм поперечных Ширина сетки, мм Диаметры прутков и их подача: продольных Тип сетки Марка 13 28 100 12 60 325 Индуктор КА 4800 3432 1704 3–5 бухта 3–6 бухта 26 3–5 бухта 3–5 бухта 48 310 10 6 10–32 прутки 6–22 прутки 6 2350 1930 4000 4730 3600 1550 2400 5800 5000 ОАО «Завод Электрик» КТС-051 2650 2400 2300 2700 2000 4000 Каховский ЗЭСО 550 25 8–28 прутки 5–12 прутки 20 2000 1800 1800 1700 2000 100 40 3–5 бухта 3–5 прутки 20 1000 НПО Электрик 4000 3600 2400 5000 750 10 10–32 прутки 6–22 прутки 12 2350 КТС-053 100 80 3 1,8–3 прутки 1,8–3 бухта 31 1500 КТС-055 70 72 3 2–4 прутки 2–4 прутки 20 2500 850 1800 2300 100 прутки прутки 12 1200 SA-1000 DD кладочная Приложение 4 МТМ320 заготовка сетки 1000 2000 2400 2000 1800 2300 1800 1600 2000 1600 1950 3500 1950 ОАО «Завод Электрик» КТС-054 75 72 2–4 прутки 2–4 прутки 1000 Технические характеристики многоэлектродных машин для сварки сетки МТММТММТММТММТММТММТММТМ160-6 166 317 2000К1Б 2350К1 1000К1 319 318 арматурная кладочная рулонная 6 0,5–2 1300х500 х1875 750 ЗАО Искра Низкоуглеродистые стали Нержавеющие стали Алюминиевые сплавы Тип регулятора Габаритные размеры, мм Масса, кг Изготовитель 0,3–2,5 0,3–1,5 0,3–2,5 0,5–3 0,4–4,7 800 13,5 280 РВИ-503РВИРКС-801М 1 503-1 19040х86 2195х65 2500х1000х 0х1730 0х2030 2100 1000 1550 1750 НПО Электрик ОАО КЗЭСО 0,5–3 0,4–6 800 13,5 270 22 0,2–2 0,3–4 750 7,5 5 400 127 14 2730х156 5х2955 4300 0,05–0,4 0,1–1,5 200 1,2 4,8 3,6 МШК2002 Конденсаторная 20 1360х590 1580х775 Х1600 х1450 1200 1090 НПО Электрик 0,1–0,5 0,5–3 РКМ-186 0,05–0,8 0,1–1,5 200 2,3 184 3,6 0,5–3 0,5–3 0,2–8 1200 25 370 36 Технические характеристики шовных машин МШМШКШ-002 МШВМШН2204 3207 7502 3703ЭЛ Однофазные ПостоянНизконого тока частотная 22 32 32 75 37 65 22 МШ2203 Скорость сварки, м/мин Вылет, мм Наибольший вторичный ток, кА Номинальный длительный ток, кА Наибольшая мощность, кВА Усилие сжатия, кН Тип Марка Свариваемые толщины, мм 136 Nimak GW1000 до 2 550– 1050 8,7 125 NMP 7/125 Однофазная 29,6 8500 3000х2770х3950 лента 0,1–1 шириной 500–1050 2–8 5 130 7 Специальная для сварки лент 25 МШЛ-150 Приложение 5 137 Масса, кг Изготовитель Габаритные размеры, мм Усилие зажатия, кН Число ступеней регулирования Диапазон вторичного напряжения, В Свариваемые сечения, мм2 (диаметр, мм) Наибольший вторичный ток, кА Наибольшая мощность, кВА Усилие осадки, кН Тип Марка 1,1–2,9 0,55–2,05 (сталь 0,5–7) (сталь 3–12) (алюминий (алюминий 0,5–6) 4–12) (медь 0,4–5) (медь 3–10) 600 840 500 430 1200 1370 63 175 ЗАО Искра 4 8 0,3–1 0,005–0,18 1 16 4,8 1,25 2600 1800 1600 720 120– 1400 (до 35) 3,4–6,8 8 4 61 910 1730 1180 1300 НПО Электрик 80–300 (до20) 3,0–6,2 700 6 36 110 160– 2000 (до 40) 2050 1240 1380 2400 4–8 100 16 63 100 3300 1050 2500 7600 18000 4,2–7,3 1700 800 150 10000 500 150 К-584М подвесная К-700-1 внутритрубная Приложение 6 Труба Ø42–83 5,6–8,5 200 125 Труба Ø114– 325, δ 6–30 1840 1000 1520 3300 7,3 1000 500 25000 11000 Труба Ø1420, δ16–20 7,4 15000 4000 Специальные для сварки трубопроводов 40 64 615 МС1205 стационарная 5650 1700 2920 1640 1060 1735 2780 1300 1253 12850 5000 4700 ОАО Каховский ЗЭСО 10000 2200 840 200 Технические характеристики стыковых машин МСОМСОКМСС-901 МСС-1902 МСОКК201 401Э 606 190ПА 1100 900А1 стаци- стацио- подвеонарнарная сная ная Универсальные для сварки Универсальные для сварки Специальные для сварки сопротивлением оплавлением рельсов 9 19 45 15 52 84 63 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Банов М. Д. Технология и оборудование контактной сварки : учебник / М. Д. Банов. М. : Академия, 2008. 224 с. 2. Белов А. Б. Конденсаторные машины для контактной сварки / А. Б. Белов. Л. : Энергоатомиздат, 1984. 3. Бердичевский А. В. Многоэлектродные машины для контактной сварки / А. В. Бердичевский, Е. Н. Редькин, К. А. Эллик. Л. : Энергоатомиздат, 1984. 4. Глебов Л. В. Расчет и конструирование машин контактной сварки / Л. В. Глебов, Н. А. Пескарев, Д. С. Файгенбаум. Л. : Энергоатомиздат, 1981. 424 с. 5. Глебов Л. В. Устройство и эксплуатация контактных машин / Л. В. Глебов, Ю. И. Филиппов, П. Л. Чулошников. Л. : Энергоатомиздат, 1987. 312 с. 6. Гиллевич В. А. Технология и оборудование рельефной сварки / В. А. Гиллевич. Л. : Машиностроение, 1978 7. ГОСТ 297–80. Машины контактные. Общие технические условия // Сварка, пайка и термическая резка. В 2 ч. Ч. 1. М. : Издательство стандартов, 1990. с. 196–229. 8. ГОСТ 15878–79. Контактная сварка. Соединения сварные. Конструктивные элементы и размеры // Сварка, пайка и термическая резка. В 2 ч. Ч. 2. М. : Издательство стандартов, 1990. 9. ГОСТ 22990–78. Машины контактные. Термины и определения. М. : Издательство стандартов, 2005. 7 с. 10. Гуляев А. И. Технология и оборудование контактной сварки : учебник / А. И. Гуляев. М. : Машиностроение, 1985. 256 с. 11. Кабанов Н. С. Сварка на контактных машинах / Н.С. Кабанов. М. : Высшая школа, 1985. 271 с. 12. Кочергин К. А. Контактная сварка / Кочергин К. А. Л. : Машиностроение, 1987. 138 13. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплавлением / С. И. Кучук-Яценко. К. : Наукова думка, 1992. 236 с. 14. Моравский В. Э. Технология и оборудование для точечной и рельефной конденсаторной сварки / В. Э. Моравский, Д. С. Ворона. К. : Наукова думка, 1985. 15. Машиностроение. Энциклопедия в сорока томах. Оборудование для сварки. Т. IV-6 / под ред. Б. Е. Патона. М.: Машиностроение, 2002. 496 с. 16. Оборудование для контактной сварки: справочное пособие / под ред. В. В. Смирнова. СПб. : Энергоатомиздат, 2000. 848 с. 17. Патон Б. Е. Электрооборудование для контактной сварки / Б. Е. Патон, В. К. Лебедев. М. : Машиностроение, 1969. 440 с. 18. Рыськова З. А. Трансформаторы для электрической контактной сварки / З. А. Рыськова, П. Д. Федоров, В. И. Жимарева. Л. : Энергоатомиздат, 1990. 424 с. 19. Сварка в машиностроении : справочник : в 4 т. Т. 4 / под ред. Ю. Н. Зорина. М. : Машиностроение, 1979. 512 с. 20. Сварка. Резка. Контроль : справочник : в 2 т. Т. 1 / под ред. Н. П. Алешина. М. : Машиностроение, 2004. 624 с. 21. Технология и оборудование контактной сварки : учебник / под ред. Б. Д. Орлова. М.: Машиностроение, 1986. 352 с. 22. Чулошников П. Л. Контактная сварка / П. Л. Чулошников. М. : Машиностроение, 1987. 176 с. 139 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИН ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ............. 3 1.1. Назначение, классификация и обозначение .................................................. 3 1.2. Основные параметры ........................................................................................ 5 2. МАШИНЫ ДЛЯ ТОЧЕЧНОЙ И РЕЛЬЕФНОЙ СВАРКИ ................................. 7 2.1. Общее устройство точечной машины............................................................. 7 2.2. Корпуса точечных машин ................................................................................ 9 2.3. Механизмы сжатия ......................................................................................... 10 2.4. Системы охлаждения ...................................................................................... 22 2.5. Электрическая часть и ее характеристики ................................................... 24 2.6. Сварочные контуры точечных машин .......................................................... 29 2.7. Сварочные трансформаторы .......................................................................... 35 2.8. Тиристорные контакторы............................................................................... 40 2.9. Регуляторы цикла точечной сварки .............................................................. 44 2.10. Разновидности силовых электрических схем ............................................ 52 2.11. Конструкции универсальных стационарных машин ................................ 64 2.12. Конструкции подвесных машин.................................................................. 73 2.13. Конструкции рельефных машин ................................................................. 76 2.14. Конструкции специальных точечных машин ............................................ 79 2.15. Роботизация точечной сварки ..................................................................... 85 3 МАШИНЫ ДЛЯ ШОВНОЙ СВАРКИ ................................................................. 87 3.1. Общее устройство шовной машины ............................................................. 87 3.2. Электродные устройства и головки .............................................................. 89 3.3. Механизмы вращения роликов ...................................................................... 92 140 3.4. Регуляторы цикла шовной сварки ................................................................. 95 3.5. Конструкции универсальных шовных машин ............................................. 99 3.6. Конструкции специальных шовных машин ............................................... 104 4. МАШИНЫ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ......................................................... 106 4.1. Общее устройство стыковых машин .......................................................... 106 4.2. Сварочные контуры стыковых машин ....................................................... 108 4.3. Механизмы зажатия ...................................................................................... 110 4.4. Механизмы оплавления и осадки ................................................................ 112 4.5. Конструкции машин для сварки сопротивлением .................................... 118 4.6. Конструкции универсальных машин для сварки оплавлением ............... 121 4.7. Конструкции специальных стыковых машин ............................................ 126 Приложение 1 .......................................................................................................... 132 Приложение 2 .......................................................................................................... 133 Приложение 3 .......................................................................................................... 134 Приложение 4 .......................................................................................................... 135 Приложение 5 .......................................................................................................... 136 Приложение 6 .......................................................................................................... 137 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.................................................................... 138 141 Учебное издание Катаев Рудольф Федорович Милютин Виталий Сергеевич Близник Михаил Германович ОБОРУДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ Редактор Т. Е. Мерц Компьютерный набор Р.Ф. Катаева Компьютерная верстка В. К. Матвеева Подписано в печать 20.05.2014. Формат 70×100 1/16. Бумага писчая. Плоская печать. Усл. печ. л. 11,6. Уч.-изд. л. 7,4. Тираж 100 экз. Заказ № 1171. Издательство Уральского университета Редакционно-издательский отдел ИПЦ УрФУ 620049, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5 Тел.: 8 (343) 375-48-25, 375-46-85, 374-19-41 E-mail: rio@urfu.ru Отпечатано в Издательско-полиграфическом центре УрФУ 620075, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4 Тел.: 8 (343) 350-56-64, 350-90-13 Факс: 8 (343) 358-93-06 E-mail: press-urfu@mail.ru Для заметок
