Файл: Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 155
Скачиваний: 3
Площадь сварной точки определяется размерами и формой сварочно го электрода ипримерно равна площади торца электрода.
Сварочные электроды (в большинстве круглого сечения) одновре менно выполняют роль пуансонов, передающих ковочно-сварочное давление нагретой зоне металла и вызывающих его пластическую деформацию. При этом жесткий контур холодного металла, окру жающий нагретые зоны и торцы электродов, препятствует свобод ному развитию деформации при тепловом расширении металла. Вследствие этого деформация нагретого металла в зоне сварки бу дет иметь характер пластического течения, развивающегося в усло виях трехосного (объемного) сжатия.
Результаты исследований Д. А. Роговина и др. показали, что прочность сварной точки (особенно усталостная) и физико-механи ческие свойства металла в зоне точки существенно повышаются до полнительной проковкой во время сварки с повышенным давлением электрода.
Обычные машины для точечной сварки имеют одну пару электро дов. Производительность таких машин достигает 200 и более точек в минуту. Однако практическая реализация столь высокого темпа далеко не всегда возможна. Значительное повышение производитель ности труда достигается при сварке на многоэлектродных ма шинах.
В серийном и массовом производстве листовых конструкций с нахлесточными соединениями, например, в автомобиле-, вагоно-, самолетостроении весьма эффективно применение высокопроизводи тельных многоточечных (многоэлектродных) машин с автоматизи рованным управлением. Машины эти в зависимости от привода и по следовательности действия электродов бывают трех систем.
Машины с последовательным зажатием изделия (гидроматики). В этих машинах (рис. 16) свариваемое изделие зажимается пооче редно разными электродами. Управление последовательностью ра боты сварочных пистолетов (и электродов) 3 осуществляется специ альным гидравлическим распределителем 1. Работа гидравлических сварочных пистолетов синхронизируется с включением и выключе нием сварочного тока. Привод гидравлической системы осуществ ляется от насосной станции 2 или пневмогидравлического мульти пликатора. Электропитание машина получает от сварочного транс форматора 4 с переключателем ступеней 5.
Недостаток этих машин заключается в том, что последовательное зажатие электродов снижает производительность, так как теряется много времени на прямой и обратный ход электродов.
Разновидностью этой системы машин являются так называемые пневматики, т. е. машины с пневматической, а не гидравлической си стемой создания усилий на электродах. При этом зажатие электродов
91
может быть последовательным или чаще параллельным — одно
временным.
М а ш и н ы с о д н о в р е м е н н ы м з а ж а т и е м и з д е л и я и к о м м у т а ц и е й т о к а во в т о р и ч н о м к о н т у р е (э л е к т р о м а т и к и). В машинах этой системы (рис. 17) свариваемое изделие зажимается всеми электродами одновременно, а сварочный ток включается и выключается в необходимой после довательности специальным распределителем 4 — коммутатором.
Рис. 16. Схема многоточечной контактной машины типа гидроматик.
Преимуществом этих машин по сравнению с гидроматиками яв ляется более высокая производительность и меньшее коробление свариваемых изделий благодаря одновременному зажатию изделия
всеми электродами.
Недостаток этой системы—сравнительная сложность вторичной цепи сварочного трансформатора благодаря наличию в ней токораспределителя с контактными устройствами, рассчитанными на боль шую силу тока при низком напряжении. Этот недостаток снижает эксплуатационную надежность работы электроматиков.
М н о г о т р а н с ф о р м а т о р н ы е м а ш и н ы . Рассмот ренные выше многоэлектродные машины (гидроматики, пневматики и электроматики) имеют, как правило, один источник питания в виде сварочного трансформатора с разветвленной вторичной цепью. При
92
чем длина этой цепи, а следовательно, и ее сопротивление растут с числом питаемых ею электродов.
Многотрансформаторные машины для многоточечной сварки отличаются применением нескольких малогабаритных сварочных трансформаторов, к вторичной обмотке которых постоянно подклю-
Рис. 17. Схема многоточечной контактной машины типа «Электроматик»:
/ — насосная станция; 2 — переключатель ступеней; 3 — сварочный трансформатор; 4 — распределитель тока; 5 — каретка распределителя; 6 — сварочные пистолеты.
чены сварочные пистолеты (один или несколько). Отсутствие комму татора во вторичном контуре машины и питание от каждого трансфор матора только определенных электродов, подключенных к его вто ричной обмотке, позволяют располагать трансформатор близко к месту сварки и получать вторичный контур небольшой по размерам. Это снижает вторичное напряжение сварочных трансформаторов и соответственно уменьшает габариты и мощность.
93
В этой системе, как и в электроматиках, зажатие изделия про изводится всеми электродами одновременно. Принципиальная схема многоточечной машины многотрансформаторного типа приведена на рис. 18.
Преимуществом рассматриваемой системы по сравнению с электроматиками является эксплуатационная надежность машины, так как отсутствует сложный токораспределитель во вторичной цепи сва рочных трансформаторов. Машины этого типа более универсальны,
4 5
1 — сварочные пистолеты; 2 — масляный насос; 3 — сварочные |
трансформаторы; |
4 — игнитронный контактор; 5 — реле времени. |
|
так как позволяют обеспечить подбор различных режимов сварки для разных пистолетов (электродов).
Преимущества контактной точечной сварки:
1)высокая производительность, значительно превышающая про изводительность автоматической дуговой сварки прерывистым или электроза клепочным швом;
2)высокая экономичность процесса вследствие отсутствия сва рочных материалов и малого расхода электроэнергии;
3)малые остаточные деформации и коробление сварной конструк ции, особенно если сварка производится многоточечными машина ми типа электроматик;
4)простота схемы и конструкции сварочных машин (кроме мно готочечных) по сравнению со стыковыми и шовными машинами;
5)возможность полной автоматизации сварочного процесса, а также комплексной автоматизации производства в целом.
Недостатки:
1)ограниченность типов свариваемых швов, так как точечной сваркой можно выполнять только нахлесточные соединения при толщине деталей (листов) практически не более 10 мм. Нахлесточ-
94
ное соединение по сравнению со стыковым увеличивает вес кон струкции;
2)негерметичность сварного шва и неравнопрочность с основ ным металлом, что свойственно любому прерывистому шву;
3)зависимость качества и размеров ядра сварной точки от чистоты свариваемых поверхностей и плотности их сопряжения; '" 4) невозможность или крайняя затрудненность качественной свар ки горячекатаной листовой или профильной стали без предвари тельной очистки ее поверхности от окалины, ржавчины'и загрязне
ний до металлического блеска (по крайней мере, в зонах сварки и в местах приложения контактов). Сварке таких деталей на точечных машинах должны предшествовать операции травления поверхнос тей, пескоили дробеструйной очистки, резко снижающие эконо мичность процесса;
5) пониженная динамическая прочность сварного соединения вследствие наличия концентраторов напряжений у краев сварной точки.
Области рационального применения:
1.Из всех способов контактной сварки точечная по праву по лучила наибольшее распространение во всех отраслях промышлен ности и строительства, несмотря на то, что область ее применения ограничивается сваркой только нахлесточных негерметичных швов.
2.По типу производства — наиболее эффективно применение то чечной сварки в серийном и массовом производстве однотипных из делий в следующих отраслях: автомобиле-, сельхозмашиностроении, производстве бытовых приборов и устройств, электротехнической и радиотехнической промышленности, самолетостроении, вагонострое нии, угольном машиностроении. Для этих производств целесообраз но применение автоматизированных многоточечных машин (см. § 8)
икомплексных автоматических линий.
К о н т а к т н а я ш о в н а я ( р о л и к о в а я ) с в а р к а . Способ шовной (или роликовой) сварки (рис. 15, б) характеризует ся тем, что в сварочной машине электродами служат вращающиеся ролики, выполняющие одновременно три функции: подвод тока, сжатие частей свариваемого изделия и перемещение его в процессе сварки. Наложенные внахлестку кромки деталей 1 свариваются по степенно по линии качения роликов 2 сплошным (иногда прерывис тым) швом, имеющим примерно такое же сечение, как и при точеч ной сварке. Сварочное давление, как и при точечной сварке, передает ся через электроды — ролики.
Шовную сварку можно рассматривать как точечную, при кото рой осуществляется непрерывный ряд перекрывающих друг друга точечных соединений. Она применяется главным образом для полу чения герметичных швов при соединении двух листовых деталей
95
внахлестку. Свариваемые детали 1 зажимаются с определенным уси лием между электродами-роликами 2, которые'соединены со вторич ным витком сварочного трансформатора 3. В процессе сварки сва риваемое изделие получает принудительное перемещение, осуществ ляемое в большинстве случаев роликовыми электродами, вращение которых обеспечивается специальным механизмом (приводом).
Существуют два способа шовной сварки: с непрерывным и с пре рывистым протеканием сварочного тока. Способ шовной сварки с непрерывным протеканием сварочного тока имеет ограниченное применение из-за качества соединений — при сварке малоуглеро дистых сталей толщиной обычно до 0,7—0,8 мм.
При больших толщинах этот способ не обеспечивает получение качественного соединения и поэтому в большинстве случаев шовная сварка осуществляется при прерывистом протекании сварочного то ка. Для этой цели в первичную обмотку сварочного трансформатора включается специальный прерыватель, который через определенные, заранее задаваемые промежутки времени, прерывает сварочный ток. Сварка при этом осуществляется отдельными равными по длитель ности импульсами тока, разделенными равными паузами. Выклю чение и включение сварочного тока осуществляется в моменты его нулевых значений (при изменении переменного тока по синусоиде). Обычно длительность импульса, как и паузы, колеблется в преде лах 0,08—0,4 сек (4—20 периодов).
Разновидностью шовной сварки является шовно-стыковая, при меняемая для соединения листовых деталей не внахлестку, а встык. При этом роликовые электроды, катящиеся вдоль свариваемых кромок, или скользящие контакты служат только для подвода то ка, а не для обжатия свариваемого стыка. Функция обжатия вы полняется другими рабочими органами машины, например, при сварке продольных швов труб — обжимными валками (рис. 15, в).
Имеется еще одна разновидность шовной сварки — шовно-точеч ная,’а точнее роликовая точечная сварка, применяющаяся в автомо билестроении и других отраслях промышленности. Сущность ее заключается в том, что отдельные сварные точки не сопрягаются друг с другом, как при обычной шовной сварке, а разделены на за ранее заданный шаг, определяемый электронным реле времени. При таком способе точечной сварки достигается некоторое увеличение производительности по сравнению с обычными точечными машина ми, так как не расходуется время на сжатие и обратный ход электро дов при сварке каждой точки. Свариваемые детали зажимаются между роликовыми электродами в начале сварки и разжимаются только по окончании сварки всего ряда точек.
Преимущества шовной (роликовой) сварки: 1) герметичность сварного соединения;
96
2) экономичность сварочного процесса вследствие отсутствия сварочных материалов и малого расхода электроэнергии;
3) возможность полной автоматизации технологического про цесса.
Недостатки:
1) невозможность или затрудненность качественной сварки ме таллов и, в частности, горячекатаной стали без предварительной ее очистки от окалины, ржавчины, окислов и загрязнений;
2)пониженная динамическая, а для некоторых сталей и стати ческая прочность сварных соединений вследствие наличия концен траторов напряжений по краям зоны сплавления;
3)сравнительно невысокая скорость сварки.
Области рационального применения:
1.По типам швов и толщинам соединяемых элементов примене ние шовной сварки ограничивается нахлесточными соединениями при толщинах до 5 мм и в отдельных частных случаях — стыковы ми (при сварке труб).
2.Применение целесообразно в производстве плоскосворачиваемых труб, отопительных приборов, панельных испарителей, быто вых приборов, тонкостенных изделий электротехнической и радио технической промышленности.
К о н т а к т н а я р е л ь е ф н а я е в а р к а , |
или сварка вы |
ступами (рис. 15, г) — это такой способ контактной |
сварки, при ко |
тором на одной из свариваемых деталей или на обеих в местах, под лежащих сварке, предварительно выштамповываются выступы (рельефы) 1. На этих выступах локализуется нагрев сварочным то ком, который проходит от одного электрода 2 к другому 3 через сва риваемые детали и выступы на них. Одновременно на этих же вы ступах локализуется и сварочное давление электродов, благодаря чему и происходит процесо сварки деталей по заданному рельефу (по выступам). Выступы при этом сминаются и проковываются, об разуя прочное соединение.
При точечной сварке получение соединений g устойчивыми проч
ностными характеристиками возможно только при наличии в соеди нениях литого ядра. Это положение в большой степени применимо и к рельефной сварке, которую принято рассматривать как разно видность точечной, чго не совсем верно.
Исследованиями В. А. Гиллевича и других установлено, что рельефную сварку в большинстве случаев следует осуществлять с расплавлением, так как максимальная прочность соединений дости гается при наличии в них литого ядра.
Существенный недостаток рельефной сварки, снижающий ее эко номическую эффективность, заключается в необходимости добавоч ных операций по штамповке выступов.
4 4-858 |
Ö7; |