Теория сварочных напряжений и деформаций

Выпрямительные сварочные установки

В последние годы, в связи с успехами в области полупроводников, проводятся работы по созданию специальных сварочных выпрямителей, служащих для выпрямления переменного тока. Первые опыты использования выпрямленного переменного тока для целей сварки производились еще до второй мировой войны на базе ртутных выпрямителей, однако создать надежные и экономичные установки не удалось. Широкое использование селеновых и, частично, германиевых выпрямителей позволило создать достаточно мощные и надежные выпрямители сварочного тока; за рубежом они получили значительное распространение. Выпрямительные установки с использованием однофазного и трехфазного тока имеют в принципе жесткую характеристику в том случае, если требуется падающая характеристика в схему включают один или три дросселя. Сварочные выпрямители не имеют вращающихся частей и поэтому более просты и надежны, чем сварочные преобразователи; кроме того, они имеют более высокий к. п. д. ; мощность холостого хода у выпрямителей в 5-6 раз меньше, чем у преобразователей. Преимуществами выпрямителей по сравнению со сварочными трансформаторами являются большая устойчивость дуги на малых силах сварочного тока, пригодность для использования различных сварочных материалов (электродов и флюсов, требующих постоянного тока) и простота перехода к жесткой внешней характеристике. Указанные особенности определяют область применения сварочных выпрямителей в судостроении: ими заменяют более дорогие и менее выгодные установки постоянного тока при сварке электродами типа УОНИ-13, при сварке малыми токами (т. е. при сварке листовой стали малых толщин, сварке угловых швов малых катетов и т. д. ).

Автоматы и полуавтоматы для сварки под флюсом

Автоматы. В судостроении применяются автоматы переносного типа - сварочные тракторы, имеющие сварочные головки как с регулируемой, так и с постоянной скоростью подачи проволоки. В комплект сварочных автоматов, выпускаемых промышленностью, входят шкаф управления, сварочный трактор и, в некоторых случаях, источник питания сварочной дуги. Некоторые особенности применения этих автоматов указаны ниже. Автомат АДС-1000-21 - универсальный, предназначенный для сварки стыковых и угловых швов; однако практика показывает, что этот автомат обеспечивает стабильные качества шва только при сварке стыковых швов и угловых швов в положении «в лодочку». Угловые швы удовлетворительного качества при сварке наклонным электродом получить трудно. Поэтому автомат пригоден только для сварки прямолинейных швов и кольцевых большого диаметра (свыше 5 м). Автомат ТС-17-МУ - универсального типа и пригоден для сварки стыковых и угловых швов (как в положении «в лодочку», так и наклонным электродом). Каретка этого автомата значительно легче и компактнее, чем у АДС-1000-2, что позволяет применять его даже для сварки внутренних швов барабанов диаметром более 1,5 м. Автомат АДФ-500 - малогабаритный (вес всего 25 кг), универсального типа, для сварки стыковых и угловых швов тонкой электродной проволокой на постоянном токе. Трактор может перемещаться либо непосредственно по изделию, либо по направляющей линейке. Автомат АСУ-2 - специализированный для сварки угловых швов катетом 3-8 мм, наклонным электродом (наклон до 40°), при высоте стенки от 40 мм и выше. Электродная проволока э = 1,6-2 мм. Трактор имеет два электродвигателя (для перемещения каретки и для подачи проволоки), конструктивно связанных в одну общую трехколесную каретку с барабаном для проволоки, бункером с флюсом и пультом управления. Автомат широко применяется для приварки набора к полотнищам в секциях бортов, днища, палуб, переборок и т. д. Автомат АДШМ-500 - шланговый, имеющий все основные части для комплектования также и полуавтомата ПДШМ-500. Основные узлы автомата: подающий механизм (для подачи электродной проволоки в дугу через шланг), шкаф управления, самоходная сварочная головка, флюсоаппарат для пневматической подачи флюса к месту сварки (запас флюса 35 кг; давление на подаче 1-2,5 атм), гибкий шланг для электродной проволоки и резиновая трубка для флюса. Самоходная головка с магнитным присосом имеет небольшие размеры и вес (15 кг) и связана с подающим механизмом гибкими шлангами, один из которых служит для подачи электродной проволоки и подвода тока (см. далее о полуавтоматах), а второй (резиновая трубка) - для подачи флюса. Такое устройство автомата позволяет сваривать наклонным электродом угловые швы любой конфигурации в стесненных местах, при условии, что высота привариваемой стенки не ниже 160 мм, а ширина горизонтальной полки не менее 30 мм. Автомат может быть использован и для сварки стыковых швов. На судостроительных заводах этот автомат применяется значительно реже, чем более простые автоматы ТС-17-МУ и АСУ-2. Как уже отмечалось, он может быть использован и в качестве полуавтомата, так как для этой цели имеется специальный держатель. Держатель для полуавтоматической сварки сделан в виде рукоятки с изогнутым наконечником (размеры 190 X 120 Х 66 мм; вес всего 0,7 кг); к держателю присоединены токоведущий шланг длиной 4,2 м (по внутреннему каналу которого производится и подача проволоки) и резиновая трубка длиной 15 м для подачи флюса сжатым воздухом. В щеке держателя имеются отверстия для выхода сжатого воздуха; из держателя к месту сварки флюс высыпается свободно (своим весом). Полуавтомат оказался достаточно удобным и получил применение на судостроительных заводах. Полуавтоматы. Полуавтомат ПШ-5 состоит из следующих частей: источника сварочного тока, шкафа управления, подающего механизма, гибкого шланга и сварочного инструмента - держателя. В шкафу управления размещены электромагнитный включатель сварочной цели и цепи питания двигателя и понижающий трехфазный трансформатор на 36 в для питания двигателя подающего механизма. Подающий механизм предназначен для подачи проволоки через гибкий шланг в дугу; механизм состоит из электродвигателя с редуктором и имеет кассету с проволокой. Флюс находится в небольшом бункере, находящемся в верхней части держателя. У этого полуавтомата сменные держатели, но обычно применяется универсальный держатель ДШ-5, пригодный для сварки и стыковых и угловых швов. На держателе имеется кнопка дистанционного включения двигателя подающего механизма. Для изменения скорости подачи проволоки в дугу при настройке полуавтомата на заданный режим работы редуктор подающего механизма имеет комплект пар сменных шестерен, меняя которые можно ступенчато изменять скорость подачи проволоки в пределах от 131 до 600 м/час. Полуавтомат ПШ-5 оказался весьма надежным, легким и простым в обслуживании и получил широкое распространение. На заводах полуавтомат применяют для сварки стыковых швов полотнищ секций с криволинейной поверхностью, для приварки набора к обшивке и т. п. Существенная деталь полуавтомата - легкий гибкий шланг иной 4,5-5 м, на конце которого укреплен сварочный инструмент - держатель. Имея в руках только держатель, связанный с остальными частями полуавтоматической установки гибким шлангом, сварщик может легко вести сварку швов в труднодоступных для сварки автоматом местах, выполнять сварку коротких, а также любых криволинейных швов. В середине гибкого шланга проходит металлическая спиральная трубка, по которой подается электродная проволока; спиральная трубка покрыта изоляцией, поверх которой расположены жилы сварочного провода и провода управления, изолированные хлопчатобумажной изоляцией; весь шланг помещен в резиновую трубку. Гибкость шланга, обеспечивающая удобство работы (т. е. легкость поворота и изгиба шланга), сохраняется только при использовании проволоки малого диаметра (не свыше 2 мм). Благодаря применению тонкой электродной проволоки диаметром 1,2-1, 6-2 мм при обычной силе тока 300-600 а плотность тока достигает 100-200 а/мм2. Такая плотность тока, как показали исследования, обеспечивает относительно более глубокое проплавление основного металла, что повышает эффективность этого способа сварки. Недостатки полуавтомата ПШ-5: значительный вес держателя(из-за бункера с флюсом), малый запас флюса, невозможность плавного регулирования скорости подачи проволоки. Полуавтомат ПШ-54. На базе полуавтомата ПШ-5 была разработана усовершенствованная модель - ПШ-54. Этот полуавтомат комплектуется из тех же узлов, что и полуавтомат ПШ-5, но с некоторыми конструктивными изменениями. Подающий механизм имеет простое устройство для изменения скорости подачи проволоки в виде коробки скоростей с двумя рукоятками (скорость подачи проволоки изменяется почти в тех же пределах: 81-598 м/час). Держатель ДШ-54 отличается меньшим весом и отсутствием пусковой кнопки. Включение двигателя подающего механизма и источника питания сварочной цепи производится при начальном касании электродной проволокой изделия включением цепи специального реле, которое в свою очередь замыкает цепь основного включающего контакторного устройства. Полуавтомат ПШ-54 имеет два гибких шланга: облегченный на ток до 300 а (кабель сечением 40 мм2) и нормальный на ток до 600 а (кабель сечением 70 мм2). Облегченный шланг имеет большую гибкость, что улучшает условия работы сварщика.

Двухдуговая автоматическая сварка судового набора

Наиболее распространенным способом приварки судового набора к обшивке корпусов судов в секциях на судостроительных заводах является полуавтоматическая сварка шланговыми полуавтоматами ПШ-5, ПШ-54 и автоматическая сварка автоматами ТС-17МУ и АСУ-138. Применение этих автоматов и полуавтоматов экономически оправдано при односторонней приварке и менее эффективно при двухсторонней приварке набора. Была разработана конструкция автомата, обеспечивающего за один проход приварку набора к обшивке одновременно с обеих сторон. Опытный образец автомата ДАСУ-1 прошел тщательное лабораторное и производственное испытание на заводе „Красное Сормово". Изменения, внесенные в конструкцию по результатам испытаний, значительно улучшили эксплуатационные качества автоматов и обеспечили внедрение в производство. Эти автоматы обеспечивают приварку набора одновременно с двух сторон за один проход при высоте набора до 250 мм. Автомат имеет механизм передвижения, механизм подачи электродной проволоки, бункер для флюса, два токопроводящих мундштука, копирующее устройство и пульт управления работой автомата. Движение автомата и подача сварочной проволоки осуществляется от самостоятельных моторов постоянного тока через соответствующие передаточные механизмы. Скорость движения сварочного автомата и скорость подачи электродной проволоки регулируются плавно. Копирующее устройство обеспечивает достаточно точное движение автомата вдоль набора и подачу электродной проволоки в угол. Токоподводящие мундштуки снабжены механизмами подъема и опускания их, а также механизмом изменения угла наклона, т. е. средствами, обеспечивающими регулировку вылета и угла подачи электродной проволоки из мундштука. Мундштуки смещены один относительно другого на 50 мм. Питание каждой дуги осуществляется от самостоятельных источников питания (сварочных преобразователей ПС-500). Сварка производится сварочной проволокой диаметром 2 мм под слоем флюса. В процессе освоения и практического применения двухсторонней автоматической сварки набора отработаны режимы сварки, которые обеспечивают высокое качество сварных швов и соединений. В ряде судовых конструкций приварка набора должна выполняться со сплошным проваром. Получение сплошного провара при приварке набора с толщиной стенки в 10 мм, согласно данным ЦНИИТСа, может быть обеспечено только в случае сварки „в лодочку" и применения двухсторонней разделки кромок под углом в 45--50°. Работы, проведенные на заводе „Красное Сормово", позволили отказаться от предварительной разделки кромок набора и внедрить приварку набора без разделки кромок со сплошным проваром, с использованием автомата ДАСУ-1. Однако в этом случае должны быть предъявлены и выполнены несколько более жесткие условия к качеству подготовки соединений под сварку. Практика показала, что в случае необходимости сплошного провара таврового соединения, величина катета углового шва прихватки набора к обшивке должна быть ограничена 5 мм, величина зазора должна находиться в пределах 1-2 мм. В случае наличия прихваток с катетом более 5 мм в этих местах наблюдается наличие местных непроваров корня шва. При наличии завышенного зазора со стороны горения первой дуги, как правило, появляются подрезы по верхней кромке шва, а в корне шва может иметь место непровар и зашлаковка. Практическое использование автоматов ДАСУ-1 позволяет сократить вдвое трудовые затраты на сварку, а также сократить цикл изготовления секций и число рабочих мест для приварки судового набора.

Оборудование для автоматической и полуавтоматической сварки в среде защитных газов

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом во многих случаях не может быть применена из-за сыпучести флюса; кроме того, использование флюса значительно повышает стоимость сварки (как из-за стоимости самого флюса, так и из-за трудоемкости работ, связанных с очисткой шва от шлака). Большие возможности расширения объема применения и удешевления автоматической и полуавтоматической сварки дает внедрение сварки в среде защитных газов. Перечень оборудования, применяемого на судостроительных заводах для сварки в защитных газах, не является еще установившимся. Однако уже имеющийся опыт механизированной сварки в среде углекислого газа и аргона, а также рассмотрение технических характеристик новых установок позволяют в качестве типового оборудования для судостроительных заводов назвать автомат АДПГ-500 и полуавтоматы ПДПГ-300 и А-547Р. Автомат АДПГ-500 предназначен для сварки плавящимся электродом - стальным или из сплавов цветных металлов - в среде защитных газов (СО2 или Аr) стыковых и угловых швов в нижнем положении. Автомат состоит из источника питания дуги (преобразователь типа ПСГ-500), шкафа управления, сварочного трактора и газовой аппаратуры. Сварочный трактор имеет унифицированные с автоматом АДФ-500 детали; трактор малогабаритный (вес без проводов и шланга всего 32 кг), предназначен для сварки тонкой электродной проволокой d3 - 0,8-2 мм при силах тока 150-500 а. Скорость сварки может изменяться в пределах 15-70 м/час, а скорость подачи проволоки 90-960 м/час. Трактор перемещается непосредственно по изделию или по направляющей линейке. Газовая аппаратура состоит из баллона с защитным газом, редуктора, ротаметра (расходомера газа) и соединительных шлангов. При сварке в среде СО2 в состав газовой системы включаются осушитель и подогреватель газа. Горелка с водяным охлаждением обеспечивает подачу защитного газа в пределах 600-1500 л/час. Существуют также автоматы для сварки неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Не останавливаясь на особенностях устройства трактора, рассмотрим здесь только особенности питания сварочной цепи. Горелка может перемещаться вручную или кареткой; присадочная проволока также может подаваться вручную или механизмом. В состав установки входят: источник тока - сварочный трансформатор, дроссель для регулирования сварочного тока, осциллятор для стабилизации дуги, балластный реостат для устранения так называемой «составляющей постоянного тока», газо-электрическая горелка с вольфрамовым электродом и газовая система. Газовая система включает баллон с аргоном, редуктор, ротаметр и шланги для подвода аргона. При сварке цветных металлов и их сплавов на постоянном токе применяется обратная полярность (минус на изделии), так как только в этом случае эмиссия электронов с изделия (катода) будет разрушать поверхностную пленку окислов, которые могут образоваться на поверхности сварочной ванны. Только при условии такой очистки ванны сварку можно выполнить качественно. В то же время, при обратной полярности вольфрамовый электрод чрезмерно нагревается; чтобы не допустить его расплавления, сварочный ток приходится резко уменьшать, а это снижает производительность сварки. При переходе на переменный ток сварочная ванна достаточно очищается в полупериод, когда изделие является катодом; одновременно переменная полярность позволяет повысить сварочный ток и производительность сварки, однако процесс сварки может быть осложнен из-за появления составляющей постоянного тока. Составляющая постоянного тока возникает потому, что электродами являются различные металлы (один электрод - вольфрам, а другой - алюминий). Более интенсивная эмиссия электронов с вольфрамового электрода обусловливает появление некоторого тока постоянной величины и направления и смещение оси синусоиды переменного тока. Составляющая постоянного тока ухудшает качество сварного соединения (уменьшается глубина проплавления, металл шва становится неоднородным и окисляется, стабильность дуги ухудшается). Как показали исследования Ф. И. Раздуя, включение в сварочную цепь балластных реостатов либо балластных реостатов и аккумуляторной батареи почти полностью устраняет составляющую постоянного тока. В ручном варианте перемещение газо-электрической горелки ведется вручную; если горелку укрепить на тракторе и включить в состав установки шкаф управления, сварка ведется как автоматическая. Установка УДАР-300. Завод «Электрик» выпускает для ручной аргоно-дуговой сварки вольфрамовым электродом установку типа УДАР-300. Для устранения составляющей постоянного тока в сварочную цепь этой установки включена конденсаторная батарея емкостью 100 000 мкф; имеется электронный стабилизатор напряжения. В настоящее время наиболее широко распространена сварка в среде защитных газов полуавтоматами плавящейся проволокой на постоянном токе (полярность обратная). Полуавтомат ПДПГ-300 состоит из источника сварочного тока (типа ПСГ-350), шкафа управления, подающего механизма с гибкими шлангами и горелками и газовой аппаратуры. Подающий механизм обеспечивает подачу проволоки диаметром 0,8-2 м со скоростью от 90 до 960 м/час. При сварке на токах до 150 а проволокой 0,8-1,2 мм применяют легкий шланг (длина 3 м) и облегченную горелку с воздушным охлаждением (вес 0,35 кг); при сварке проволокой диаметром 1,6-2 мм на токах до 500 а применяют гибкий шланг длиной 4 м и горелку с водяным охлаждением (вес 0,6 кг). Скорость подачи проволоки постоянная; газовая аппаратура такая же, как и в автомате АДПГ-500. Полуавтомат предназначен для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов стыковых и угловых швов в любых пространственных положениях. Особенностью полуавтомата этого типа является то, что при использовании тонкой проволоки (стальной диаметром 0,8-1,2 мм, алюминиевой 2-2,5 мм) ограничиваться только подачей проволоки в шланг недостаточно; проволока в шланге изгибается, подается в дугу неравномерно и процесс сварки нарушается. Для устранения этого недостатка в ряде случаев на горелке устанавливают дополнительное подающее устройство, которое «тянет» проволоку из шланга, обеспечивая тем самым ее непрерывную подачу в дугу. Институтом электросварки создан портативный полуавтомат А-547Р для сварки в среде углекислого газа. Особенностью полуавтомата является облегчая газо-электрическая горелка с коротким шлангом длиной от 0,8 до 1 м. Этот полуавтомат рассчитан на электродную проволоку 0,8-1,0 мм и предназначен для сварки тонколистовой стали толщиной до 3 мм и угловых швов катетом до 4 мм в среде СО2. В комплект полуавтомата входят: пульт управления; подающий механизм, размещенный в чемодане; держатель-горелка с гибким шлангом; защитный щиток с кнопкой управления; газовая система и провода управления. Газовая система включает в себя баллон с газом, подогреватель газа, осушитель газа и редуктор. Подающий механизм обеспечивает подачу проволоки с постоянной скоростью в пределах 100-340 м/час (регулирование изменением числа оборотов двигателя); вес механизма без проволоки 5,75 кг; в корпусе подающего механизма размещена кассета с проволокой (вес до 4 кг). Сварка ведется на токах 70-150 а, в результате объем сварочной ванны получается небольшим и сварку можно вести во всех пространственных положениях, что чрезвычайно важно для судостроения.

Установки для автоматической сварки вертикальных швов

При современных методах постройки корпуса судна из крупных секций или блоков наиболее ответственными швами являются монтажные межсекционные стыки, которые до последнего времени сваривались вручную. В настоящее время на многих заводах эти швы успешно сваривают автоматами электрошлаковым процессом. Наиболее часто применяется автомат типа А-433М (модернизированный для электрошлаковой сварки), разработанный Институтом электросварки специально для судостроительных заводов. Автомат А-433М является одноэлектродным автоматом, перемещающимся по монорельсу, на котором укреплена зубчатая рейка. На каретке автомата смонтированы сварочная головка, бункер с флюсом и пульт управления. Автомат имеет два электромотора: один для вертикального перемещения каретки со скоростью 2,6-20 м/час и второй для подачи электродной проволоки в шлаковую ванну с постоянной скоростью, которая может регулироваться в пределах 68-430 м/час. Для формирования шва имеются два медных ползуна или формирующий ползун и подкладная планка, охлаждаемые водой. Автомат рассчитан на применение электродной проволоки диаметром 3 мм при силе тока до 1000 а и предназначен для сварки стали толщиной до 60 мм. В качестве источника питания сварочной цепи используется преобразователь ПСМ-1000 с жесткой внешней характеристикой. Сварочная головка установлена на сдвоенном суппорте, что позволяет корректировать положение электрода по ширине и толщине стыка. На судостроительных заводах для удобства переноса всей установки с одного монтажного стыка на другой все оборудование помещают на специальном переносном стенде (преобразователь ПСМ-1000, балластные реостаты, автомат, комплект зубчатых реек, комплект подкладных охлаждающих планок длиной до 1 м, резино-тканевые шланги для охлаждающей жидкости, запасные кассеты с проволокой и т. д. ). Для возможности контроля хода процесса сварщик использует навесную этажерку, которая применяется также и для выполнения сборочных работ по монтажному стыку. Известными недостатками автомата этого типа являются громоздкость всей установки, трудность подхода и осмотра стыка в месте сварки, а также необходимость приварки к корпусу рельса с зубчатой рейкой, по которой перемещается автомат. Автомат A-501. В последнее время Институт электросварки выпустил автомат А-501 для сварки вертикальных швов электрошлаковым процессом; особенностью его является то, что перемещение автомата осуществляется с помощью четырех подвижных магнитов (магнитно-шагающий автомат), а проволока подается по гибкому шлангу от отдельно установленного подающего механизма. Для сварки этим автоматом не требуется устанавливать и приваривать зубчатую рейку; автомат перемещается непосредственно по вертикальной плоскости борта судна; доступ к свариваемому стыку значительно проще; автомат и вся установка значительно легче. Автомат этого типа также имеет некоторые недостатки, которые, очевидно, будут устранены после накопления опыта его эксплуатации.

Специализированные установки для электродуговой приварки шпилек и сварки пробочных швов

В корпусных и котельных конструкциях приходится приваривать большое количество шпилек для крепления деревянного настила палуб, изоляции и т. и. Приварка шпилек производится на специальном оборудовании, автоматизирующем процесс. Установка для приварки шпилек состоит из источника питания сварочной дуги, шкафа управления и пистолета. Источник питания дуги может быть как переменного, так и постоянного тока (сварочные трансформаторы ТСД-500 или ТСД-1000, сварочный преобразователь ПС-500). В шкафу управления размещены электронный регулятор времени и электромагнитный выключатель вспомогательных цепей питания источника сварочного тока. Сварочный пистолет предназначен непосредственно для выполнения процесса приварки шпилек, т. е. для выполнения двух основных операций: 1) возбуждения дуги между концом шпильки и изделием в месте приварки; 2) опускания шпильки в сварочную ванну на изделии для образования сварного соединения в месте контакта шпильки с изделием. Для защиты зоны сварки от действия воздуха применяют флюс, флюсовые шайбы или защитные газы. В условиях судостроения наиболее удобен сварочный пистолет ППШ-1 конструкции ВНИИЭСО, который предназначен для приварки шпилек диаметром от 4 до 12 мм в любом пространственном положении с помощью флюсовых шайб (защитных колец). Процесс приварки шпилек этим пистолетом происходит следующим образом. Шпилька, зажатая в токоведущей цанге, через флюсовую шайбу, укрепленную в подвижном упоре пистолета, прижимается к изделию. При нажатии пусковой кнопки включаются сварочный ток и катушка электромагнита, вмонтированная в корпус пистолета; сердечник втягивается в катушку и отводит цангу вместе со шпилькой от изделия. В этот момент возникает сварочная дуга, продолжительность горения которой задается регулятором времени, размещенным в шкафу управления. По окончании горения дуги регулятор времени отключает источник сварочного тока и питание катушки электромагнита; в этот момент возвратная пружина отжимает сердечник с цангой к изделию, в результате чего конец шпильки опускается в сварочную ванну на изделии и приваривается к нему. Сварка пробочных швов (электрозаклепок) в нижнем положении производится обычными полуавтоматами (ПШ-5, ПДШМ-500) под слоем флюса. Сварку электроклепок на вертикальной плоскости и в неудобных местах выполняют на специальных установках с применением флюсовых шайб. Установка состоит из источника сварочного тока, шкафа управления с электронным регулятором времени, осциллятора и пистолета (электрозаклепочника). При сварке может применяться как постоянный, так и переменный ток. Шкаф управления такого же типа, как и в установке для приварки шпилек. В сварочную цепь включается осциллятор для того, чтобы токами высокой частоты обеспечить зажигание дуги в начальный момент, когда электрод отстоит от изделия на расстоянии 1,5-2 мм. Перед началом сварки в пистолет вкладывают флюсовую шайбу, а электродный стержень выдвигают из пистолета на 5 мм от упора. В момент, когда пистолет установлен и прижат к изделию, торец электрода соприкасается с изделием. При ослаблении нажима на пистолет под действием возвратной пружины корпус пистолета вместе с электродом отходит назад на 1,5-2 мм, а подвижный упор вместе с флюсовой шайбой остается на месте. При нажатии пусковой кнопки включается источник сварочного тока и осциллятор. Токи высокой частоты обеспечивают пробой воздушного зазора (1,5-2 мм) и зажигание дуги. Длительность горения дуги устанавливается электронным регулятором времени. По окончании процесса сварки регулятор времени через промежуточное реле выключает сварочный ток и осциллятор.

Устройство машин для контактной сварки

Конструкция, габариты и мощность машин для контактной электросварки зависят преимущественно от вида изделия, для сварки которого они предназначены. Однако независимо от этих характеристик всякая стационарная машина для контактной сварки состоит из следующих двух частей: 1) электрической, в состав которой входят: сварочный трансформатор с внешним контуром во вторичной цепи; устройство для ступенчатого регулирования сварочного тока; прерыватель для регулирования продолжительности протекания тока при сварке (прерыватель состоит из включателя тока и регулятора времени; для краткости в дальнейшем везде термином «прерыватель» обозначается комплект - включатель плюс регулятор времени); 2) механической, состоящей из станины, на которой монтируются все узлы (на современных машинах токопрерыватель монтируется отдельно), зажимного устройства для закрепления свариваемых деталей, механизма сжатия для создания сварочного давления. Трансформаторы контактных машин. Для контактных машин обычно используются однофазные понижающие трансформаторы с первичным напряжением 220 и 380 в (иногда 127 или 500 в). Особенностью трансформатора является наличие во вторичной обмотке только одного (реже двух) витка с напряжением холостого хода в пределах 1-12 в (в отдельных машинах до 20 в). Величина сварочного тока во вторичной цепи достигает тысяч и десятков тысяч ампер, а в мощных машинах последних выпусков 90-100 тыс. а; благодаря незначительному сопротивлению вторичного контура небольшое вторичное напряжение обеспечивает необходимую силу сварочного тока. Во время сварки трансформатор с замкнутым вторичным контуром подключается к внешней сети на заданную продолжительность пропускания тока, а затем отключается также при замкнутом вторичном контуре. Количество таких включений трансформатора в сеть может достигать, например, при точечной сварке 500-3000 в час, а при шовной даже 20 000 в час. Рабочие размеры трансформатора по условиям нагрева рассчитываются на нагрузку при номинальном ПВ (продолжительность включения). Допустим, что ток протекает по частям машины непрерывно; тогда фактическая величина ПВ повышается и температура частей машины будет постепенно возрастать, а затем достигнет некоторой предельной величины, т. е. наступит состояние теплового равновесия, при котором количество тепла, выделяющееся в машине, будет равно количеству тепла, отводимому нагревающимися частями. Этому соответствуют некоторые предельная сила тока и мощность, которые будут меньше номинальной и будут называться продолжительным током и продолжительной мощностью машины. Если периоды протекания тока чередуются с паузами, во время которых машина будет охлаждаться, то предельно допустимая температура нагрева установится при большем значении протекающего тока, величина которого будет зависеть от величины ПВ. Величины тока и мощности, отвечающие условиям прерывистой работы, называются кратковременным током и кратковременной мощностью. Очевидно, что, чем меньше ПВ, тем больше предельно допустимая кратковременная мощность, которая может быть принята для контактной сварки. Таким образом, особенность работы трансформатора состоит в чередовании периодов нагрузки с паузами; трансформатор работает по циклу повторно-кратковременного режима. Номинальная величина ПВ по ГОСТ 297-52 для стыковых и точечных машин должна быть не менее 20%, а для шовных - не менее 40%; при этом длительность цикла должна быть для стыковых машин 20 сек. , для точечных - 1 сек. и для шовных - 0,5 сек. Значительное индуктивное сопротивление вторичного контура сильно снижает cos f трансформатора, составляющий обычно 0,3-0,6. Мощность серийных контактных машин при ПВ = 20-25% составляет 5-150 ква, а мощность отдельных специализированных стыковых и точечных машин для сварки стержней и труб большого диаметра доходит до 300-400 ква. Устройство для регулирования сварочного тока. В большинстве контактных машин сварочный ток регулируется за счет вторичного напряжения путем изменения коэффициента трансформации. Прерыватели. Прерыватели дозируют время протекания сварочного тока через место соединения, что способствует одинаковому нагреву этих мест и, следовательно, стабильному качеству сварки. Точное время протекания сварочного тока особенно важно при точечной и шовной сварке тонкого металла, так как в противном случае происходит перегрев и даже пережог основного металла, что резко ухудшает качество сварного соединения. Естественно, что токопрерыватели включены в цепь первичной обмотки трансформатора, где ток сравнительно небольшой. Прерыватели могут включать и выключать ток в произвольные моменты полупериода тока. Это приводит к нарушениям постоянства энергии и тепловыделения в разных частях соединения и, следовательно, к изменениям прочности и качества соединения. Существуют прерыватели, которые обеспечивают включение первичной обмотки трансформатора в цепь питания точно в заданные моменты полупериода и отключение трансформатора от сети при переходе тока через нуль (что уменьшает обгорание контактов включателя). Прерыватели этого типа обеспечивают точную дозировку энергии и тепловыделения, а также большую стабильность качества соединения; они снабжены устройством, позволяющим регулировать момент полупериода, в который происходит включение тока, что обеспечивает дозировку тока с точностью до долей полупериода. На всех современных машинах, предназначенных для точечной и шовной сварки, обычно применяют ламповые игнитронные прерыватели, состоящие из следующих частей: игнитронного включателя тока с цепью управления зажиганием игнитрона; электронного регулятора времени. Игнитрон представляет собой трехэлектродный ионный прибор с жидким холодным катодом, заключенный в стеклянный или стальной баллон, из которого выкачан воздух. В нижней его части налита ртуть, образующая катод, а в верхней находится графитовый анод. Сбоку в баллон вводится третий электрод - зажигатель, на конец которого припаян кристалл карборунда, не смачиваемый ртутью. Зажигатель все время погружен в ртуть на глубину 3-5 мм. Ток к зажигателю подводится через выпрямитель. При подводе тока в положительный полупериод между зажигателем и катодом возникает дуга, что обеспечивает мгновенную ионизацию паров ртути, заполняющих корпус игнитрона, так как зажигание дуги на катоде и его разогрев вызывают энергичную эмиссию электронов с катода. Если в этот момент анод находится под положительным потенциалом, между катодом и анодом возникает дуга, и от анода к катоду проходит ток. Это обеспечивает включение первичного контура трансформатора в цепь питания; таким образом, при положительном по отношению к катоду потенциале зажигателя игнитрон «открыт» и проводит ток, при отрицательном - «заперт» и тока не проводит. Время зажигания игнитрона измеряется микросекундами. Длительность прохождения тока через игнитрон определяется периодом от появления в баллоне игнитрона ионизированных паров ртути (момент зажигания) до перехода тока через нуль. Электронный регулятор времени обеспечивает включение цепи зажигателя в повторяющиеся, заранее заданные моменты полупериода. Изменением момента включения зажигателя обусловливают различную длительность прохождения тока через игнитрон и первичный контур трансформатора. Каждый полупериод обслуживается самостоятельным игнитроном; игнитроны включены встречно-параллельно. Зажимные устройства. Зажимные устройства предназначены для закрепления деталей и составляют отдельный узел только на стыковых машинах; на точечных и шовных машинах закрепление в зажимах свариваемых деталей является частью процесса сжатия и осуществляется механизмом сжатия. Зажимные устройства в машинах для стыковой сварки состоят из двух губок, корпуса и механизма зажима. Нижняя губка выполняется из меди, верхняя зажимная губка стальная; обе губки имеют водяное охлаждение. Механизм зажима может быть винтовым, эксцентриковым, пневматическим или гидравлическим. Механизм сжатия. Механизм сжатия обеспечивает необходимое сжатие свариваемых деталей при их контактировании и прохождении сварочного тока и при сдавливании в завершающей стадии сварки (называемом «осадкой»). Этот механизм бывает рычажным на стыковых машинах и педальным - на точечных и шовных. Сдавливание обеспечивается либо физическим усилием сварщика, либо приводным электромотором. На мощных машинах механизм сжатия имеет пневматический, гидравлический или пневмо-гидравлический привод.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа деталей автомобилей

Разработка метода дуговой сварки в среде углекислого газа ЦНИИТМАШем и последующие работы Института электросварки им. Е. О. Патона в области применения этого метода для сварки тонколистовой стали позволили работникам промышленности приступить к реальному внедрению этого способа в производство. В автомобилестроении этот метод может найти широкое применение для полуавтоматической сварки швов сложной конфигурации на кузовах легковых и кабинах грузовых автомобилей, для сварки коротких швов на более толстых листах металла, а также для кольцевых швов небольших диаметров. Примером сварки кольцевых швов является сварка выхлопной трубы глушителя. Свариваемая деталь представляет собой тонкостенную трубу из малоуглеродистой стали, которая сопрягается с фланцем, имеющим два или три отверстия. Фланец с трубой сваривается кольцевым герметичным швом. Изгиб трубы необходимо правильно ориентировать относительно отверстий фланца. Конструкция автомата позволяет получить правильную геометрию изделия без применения предварительной прихватки. Соблюдение этого условия привело к значительному усложнению конструкции автомата. Конструкция автомата специальная, разработанная и изготовленная на заводе. Для подачи электродной проволоки применена стандартная аппаратура от шлангового полуавтомата ПДШ-500М. Для уменьшения длины шланга автоматическая головка этого полуавтомата установлена на станине автомата. Работа схемы осуществляется в следующей последовательности. После укладки фланца на фиксатор и трубы на фиксаторы нажимается кнопка „зажатие детали". При этом срабатывает ЭПК и деталь зажимается. По истечении некоторого времени, которое регулируется дроссельным клапаном, срабатывает реле давления, которое включает ЭПК, происходит опускание фиксатора, и конец трубы освобождается для вращения. Сопло опускается и устанавливается в положение для сварки. На этом подготовительный этап заканчивается. Кнопкой „сварка" включается ЭПК, который соединяет муфту сцепления, и деталь начинает вращаться. Одновременно включается сварочный контактор и ЭПК, дающий доступ газа к месту сварки. Присадочная проволока подается к месту сварки с постоянной скоростью, входит в соприкосновение с деталью, оплавляется и возбуждается дуга. Начинается процесс сварки. После полного оборота конечный выключатель включает реле времени перекрытия шва, и деталь продолжает вращаться. По истечении времени перекрытия одновременно останавливается вращение детали и подача сварочной проволоки. Сварочный ток остается на некоторое время включенным за счет электромагнитного реле задержки, смонтированного на электромагнитном контакторе. Это время необходимо для заварки кратера. После выключения сварочного тока электродвигатель вращения детали реверсируется, и стол автомата начинает вращаться в обратную сторону для установки его в первоначальное положение. Это необходимо для постоянства геометрии базовых точек фиксации. Вращение продолжается до тех пор, пока вторично не нажмется конечный выключатель; при этом одновременно включается электромагнит фиксатора и выключается ЭПК, включающий муфту сцепления. Фиксатор фиксирует постоянное положение стола, который еще продолжает вращение за счет сил инерции. При этом электрический двигатель привода обратно реверсируется, а вся схема приходит в исходное положение. Для подогрева и обезвоживания углекислоты используется обычная аппаратура, рекомендуемая ЦНИИТМАШем. Для отсечки подачи газа применен специальный одноходовой клапан заводского изготовления. Для питания установки сварочным током вначале применялся сварочный генератор типа ПС-500 без каких-либо изменений. Однако при этом не было достигнуто положительных результатов, так как зажигание дуги было неустойчивым и наблюдалось большое разбрызгивание. Применение независимого возбуждения на этом генераторе несколько улучшило положение, однако полностью устранить отрицательные явления не удалось. Лучшие результаты были достигнуты с магнитным, усилителем, схема которого была разработана совместно с ЦНИИЛЭЛЕКТРОМ АН. Этот усилитель, включенный в систему возбуждения сварочного генератора, изменяет его внешнюю характеристику. Принцип работы приставки состоит в следующем. Включением пускателя ПМ приводится во вращение асинхронный двигатель преобразователя ПС-500 и одновременно подается напряжение на магнитную приставку. При холостом ходе генератора обмотка W2 магнитного усилителя МУ (внешняя обратная связь) подмагничивает сердечник усилителя; индуктивное сопротивление обмотки переменного тока Wx снижается. Это приводит к увеличению тока в обмотке возбуждения сварочного генератора, и напряжение холостого хода возрастает. Следовательно, ток возбуждения и напряжения на зажимах генератора будет понижаться до тех пор, пока магнитный поток обмотки W3 будет меньше магнитного потока обмотки. При их равенстве напряжение на зажимах генератора минимально. Дальнейшее возрастание потока, создаваемого обмоткой W3 приводит к компаундированию генератора, формируя полого возрастающую часть внешней характеристики.

Производительность сварочных автоматов, работающих тонкой проволокой, снижается из-за низкой стойкости сопел. Проволока быстро изнашивает его в месте контакта. Ухудшение контакта приводит также к неустойчивому качеству сварки. Для устранения этого на заводе были разработаны сопла новой конструкции. Это сопло имеет контактные колодки, изготовленные в виде отдельных пластинок, которые по мере износа поджимаются пружинками к электродной проволоке и создают хороший контакт. Такое сопло работает без смены контактных колодок в течение месяца. Применение автоматической сварки улучшить качество, увеличить производительность труда и облегчить условия труда. При изготовлении кузовов и кабин автомобилей применяются ручная, дуговая и газовая сварка. Протяженность швов, свариваемых этими способами, значительная (по 10 м дуговой и газовой сварки на каждый кузов автомобиля). В этих местах невозможно применять высокопроизводительные способы контактной сварки. Снизить трудоемкость сварки можно только путем замены ручных способов сварки автоматическими. Однако до последнего времени это было невозможно осуществить, так как в этих конструкциях приходилось сваривать тонколистовую сталь (толщиной 0,8--1,5 мм), швы имели сложную конфигурацию и были расположены в различных пространственных положениях. Разработка способа полуавтоматической сварки тонкой проволокой в среде углекислого газа дала тот новый способ, который может решить проблему автоматизации ручных способов в кузовостроении. Первые опытные работы и практическое внедрение этого способа пока в небольших объемах подтвердили его преимущества перед другими способами и целесообразность его дальнейшего внедрения. Экспериментальные работы и первоначальная стадия внедрения были осуществлены на автозаводе с использованием полуавтомата типа А-537 конструкции Института электросварки им. Е. О. Патона. В этом полуавтомате электродержатель и шланг были заменены более легкими. В дальнейшем работа продолжалась уже на полуавтомате А-547. Питание полуавтоматов осуществлялось от зарядного генератора типа АЗД-7,5/30 или от специального селенового выпрямителя типа ВС-200. Для улучшения характеристики зарядного генератора возбуждение его осуществлялось от независимого источника, который выполнен отдельной приставкой. Это позволяет получить независимое от дуги постоянное возбуждение, что значительно улучшает устойчивость процесса. Опыты показали, что применение приставки обязательно при работе на токах до 150 а. Сравнительно небольшой период работы не позволяет еще сказать о том, на каких источниках тока лучше работать: на зарядных генераторах или селеновых выпрямителях, однако последние имеют несомненные эксплуатационные преимущества. Конструкция автомата А-547 требует некоторых изменений. В условиях производства приходится сваривать в большинстве случаев короткие швы. Отсутствие клапана, перекрывающего углекислоту во время перерывов в сварке, приводит к излишним потерям газа, поэтому в действующей в цехе установке этот клапан добавлен. Для подачи проволоки вхолостую введены две кнопки, которые смонтированы на кожухе подающего механизма. Это позволяет избежать излишних потерь проволоки и ускоряет подготовку автомата к сварке. Для удобства отдельные узлы установки (пульт управления, приставка к генератору, электропневматический клапан) смонтированы в отдельном шкафу, который устанавливается на колонне цеха. Конструкция контактного мундштука горелки не позволяет производить сварку в различных положениях, так как проволока выскакивает из контактной вилки при резких поворотах шланга. Лучшей конструкцией этой детали является мундштук с подпружиненной контактной частью. При сохранении небольших габаритов такая конструкция мундштука обеспечивает хороший контакт с проволокой. При сварке таких крупногабаритных деталей, как кузова, желательно удлинение шланга до 2 м. Кассету с проволокой лучше применять разборную, так как в этом случае можно пользоваться проволокой, получаемой с заводов в виде небольших мотков. Работа на этих полуавтоматах проводится проволоке диаметром 1 мм, марки СВ-08Г2СА. Имеется необходимость в применении проволоки и меньшего диаметра (0,5 и 0,8 мм) Для сварки в местах, где имеются повышенные зазоры. Основным типом швов в кузовах являются угловые швы в нахлесточных соединениях. Процесс сварки в некоторых случаях осложняется тем, что обычно нахлесточное соединение образуется из соединительного элемента, который сваривается с основанием пола, каркасом кузова и пр. Соединительные элементы в виде косынок, усилителей, угольников изготовляются из листов металла большей толщины. Таким образом, приходится сваривать листы большей толщины с листами меньшей толщины, чем существенно затрудняется процесс сварки. Проведенные экономические расчеты подтверждают значительную экономическую эффективность этого способа сварки.

Автоматическая сварка под слоем флюса деталей малых диаметров

При производстве автомобильных деталей находит довольно широкое применение дуговая сварка. Среди деталей, свариваемых дуговой сваркой, есть детали, имеющие кольцевые швы небольших диаметров. При массовом характере производства целесообразно автоматизировать и сварку этих деталей. Ниже дано описание автомата для сварки под слоем флюса карданных и промежуточных валов грузовых автомобилей. Эти детали имеют аналогичную конструкцию. Тонкостенная труба из малоуглеродистой стали марки Ст. 15 с толщиной стенки в 2,1 мм напрессовывается с одной стороны на вилку, а с другой стороны на шлицевой конец вала. Эти детали соответственно изготовляются из стали 40 и 40Х. Для увеличения производительности и улучшения качества сварки была разработана конструкция двухголовочного автомата для сварки под слоем флюса. На автомате были использованы автоматические головки и аппаратура управления от шлангового полуавтомата типа ПДШ-500М. Схема работает с постоянной скоростью подачи проволоки. Скорость подачи проволоки может плавно регулироваться, что позволяет более точно подобрать режим сварки. Одна из головок укреплена на станине неподвижно, другая может передвигаться, изменяя расстояние между осями головок. Это необходимо для перестройки автомата на сварку карданных и промежу точных валов, имеющих разную длину. Кассета с проволокой съемная и укреплена на небольшом расстоянии от головки. Автомат имеет сварную станину. При разработке конструкции автомата для сварки под слоем флюса была создана новая система подачи и уборки флюса. До сих пор на заводе такие системы использовались только на автоматической линии сварки колес. На сварочных автоматах с ручной загрузкой деталей эти системы не применялись и подача флюса осуществлялась рабочими вручную. Это исключало возможность одновременной работы на двух автоматах или на одном автомате с несколькими головками. Кроме того, подача флюса вручную ухудшала условия труда и отрицательно влияла на качество сварки, так как при этом трудно обеспечить поддержание равномерного слоя флюса над сварочной ванной. В промышленности распространены пневматические устройства для подачи флюса. Они имеют существенные недостатки. Большая скорость перемещения флюса приводит к быстрому износу флюсопроводов, загрязнению воздуха и измельчению флюса. Для этого автомата была принята механическая система подали флюса. Флюс засыпается в бункер. После открытия заслонки пневматическим механизмом флюс самотеком поступает через флюсопровод к месту сварки, попадая во флюсовую коробочку. После сварки излишек флюса вместе со шлаковой коркой ссыпается вниз и по наклонной плоскости попадает на наклонное сито. Это сито непрерывно встряхивается механизмом. Шлаковая корка не просеивается и попадает в специальный ящик, откуда периодически удаляется. Просеянный флюс на наклонной плоскости попадает в сборник, откуда снова подается в верхний бункер лоточками, которые укреплены на гибкой ленте из прорезиненной ткани. Все флюсоподающие устройства приводятся в движение электрическим двигателем. Работа автомата полностью автоматизирована. Установленные две головки автомата работают параллельно. После закладки детали нажимается электрическая кнопка „зажатие детали", и через электропневматический клапан приводится в действие пневматический цилиндр механизма зажатия детали. Затем нажимом кнопки „сварка" включается в действие остальная часть схемы. При этом механизм с пневматическим приводом опускает на место флюсовые коробочки, открывается заслонка для подачи флюса. Через некоторый промежуток времени, необходимый для того, чтобы флюс наполнил флюсоудерживающие коробочки (это время контролируется реле времени), начинается подача вниз электродной проволоки. Затем возбуждается электрическая дуга, и начинается процесс сварки с одновременным включением механизма вращения детали. Процесс сварки заканчивается автоматически, схема при этом выключается концевым выключателем после того, как деталь совершила полный оборот плюс перекрытие шва. После выключения схема приходит в исходное положение.

На этом автомате было применено новое сопло, по конструкции аналогичное вышеописанному. Применение контактных колодок позволило значительно увеличить срок его работы.

Многоточечные машины

В условиях массового производства при большом объеме точечной сварки ее автоматизация дает большой экономический эффект. Это особенно характерно для автомобилестроения. Дальнейшее увеличение производительности за счет интенсификации работы одноточечных машин (стационарных и подвесных) уже невозможно. В результате применения электроники и автоматизации всего цикла работы этих машин стало возможным достичь производительности порядка 120--160 сварок в минуту, а в некоторых случаях и 200 сварок в минуту. Однако средняя производительность при сварке изделия была значительно ниже, так как терялось время на передвижку деталей от точки к точке. Дальнейшее увеличение производительности не рекомендовалось, так как при этом время становилось недостаточным для нагрева и охлаждения литого ядра точки под действием сжатия электродов. Эффективным средством дальнейшего увеличения производительности точечной сварки является применение многоточечной сварки на специальном многоэлектродном оборудовании, где для каждой точки предусмотрена отдельная система электродов с собственной системой создания давления. Многоточечная сварка дает большой выигрыш во времени, так как движение от точки к точке отсутствует. Кроме того, в зависимости от системы машины можно сократить время в результате одновременной групповой работы электродов. Многоточечные машины были применены впервые в автомобильной промышленности примерно в 1930 году. С тех пор разработано несколько систем многоточечных машин. В основу этой классификации положены следующие основные признаки: способ зажатия электродов, способ автоматизации работы схемы, количество применяемых сварочных трансформаторов. Машины с последовательным зажатием изделия (гидроматики). В машинах этой системы свариваемое изделие зажимается поочередно разными электродами. Управление последовательностью работы сварочных пистолетов осуществляется специальным гидравлическим распределителем. Работа сварочных пистолетов синхронизируется с включением и выключением сварочного тока, которое осуществляется также гидравлическим распределителем. Привод гидравлической системы осуществляется от масляного насоса или от пневмогидравлического повысителя давления. Машины этого типа чаще имеют средние размеры и предназначены для сварки изделий, имеющих до 60 сварных точек. Обычно применяют один сварочный трансформатор на один гидрораспределитель. Эта система была первой из систем многоточечных машин, начавшей применяться в отечественной промышленности. Гидроматики имеют ряд существенных недостатков, поэтому эта система применяется в промышленности все меньше и меньше. Основной ее недостаток заключается в том, что последовательное зажатие электродов снижает производительность, так как теряется много времени на прямой и обратный ход электродов. Кроме того, при этой системе коробление изделия не уменьшается. Машины с пневматической системой создания усилий на электродах (пневматики). Машины этого типа применяются для сварки деталей, имеющих небольшое количество точек и несложную конфигурацию. Система создания усилий на электродах этих машин пневматическая, чем и определяется краткое название этих машин. Применение пневматической системы с питанием сжатым воздухом от обычной цеховой сети упрощает устройство этих машин и делает возможным их изготовление силами небольших заводов и использование при этом узлов и аппаратуры серийных машин для точечной сварки. Для создания необходимого усилия на электродах диаметр цилиндров сварочных пистолетов делается сравнительно большим, что не позволяет получить расстояние между точками менее 80--100мм. Применение шахматного расположения сварочных пистолетов или снарки в несколько циклов при передвижении на шаг после каждого цикла позволяет получить и меньший шаг. Однако это возможно только при простой конструкции узла и расположении точек в прямом ряду. Электроды в большинстве случаев следует зажимать одновременно. Последовательность работы элементов машины задается программным реле, которым в простейшем случае является обычное четырехдиапазонное электронное реле времени. Машины с одновременным зажатием изделия и коммутацией тока во вторичном контуре (электроматики). В машинах этой системы свариваемое изделие зажимается всеми электродами одновременно, а сварочный ток коммутируется к электродам специальным токораспределителем. Специальным устройством этой системы является токораспределитель. Его обычно делают на 10 позиций, что позволяет при одностороннем подводе тока производить сварку в 20 точках. На многоточечных машинах может быть установлено несколько токораспределителей в соответствии с объемом сварки. К каждому распределителю присоединен отдельный сварочный трансформатор. Преимуществом этих машин является более высокая производительность по сравнению с гидроматиками и меньшее коробление свариваемых деталей. Меньшее коробление получается вследствие того, что деталь зажимают сразу во всех местах сварки и электроды хорошо отводят тепло от мест сварки, так как они большее время остаются в контакте с изделием после сварки. Большим недостатком этой системы является наличие вторичного контура больших размеров и сложная конструкция токораспределителя. Через контакты его проходит ток порядка 10--18 тыс. ампер при слабом напряжении. Слабым местом токораспределителя являются контакты, так как поддержание их в исправном состоянии требует больших эксплуатационных затрат. Из-за этих недостатков электроматики за последнее время находят все меньшее и меньшее применение и заменяются более совершенной многотрансформаторной системой. Многотрансформаторные машины. Многотрансформаторные машины для многоточечной сварки отличаются применением специальных. , малогабаритных сварочных трансформаторов, к вторичной обмотке которых постоянно подключены определенные сварочные пистолеты. Отсутствие коммутатора во вторичном контуре машин и питание от каждого трансформатора только определенных сварочных пистолетов, подключенных к его вторичной обмотке, позволяет располагать трансформатор близко к месту сварки и получить вторичный контур, небольшой по размерам. Это снижает вторичное напряжение сварочных трансформаторов и соответственно уменьшает габариты и мощность. В этой системе зажатие изделия осуществляется всеми электродами одновременно. Если машина имеет небольшое количество сварочных трансформаторов, то они равномерно распределяются по фазам подводящей электросети и включаются одновременно. При большем их количестве это делать нецелесообразно, так как потребуется создание очень мощных электросетей. В этом случае применяется последовательное включение отдельных групп сварочных трансформаторов, осуществляемое специальными распределительными устройствами, включенными в первичную обмотку. Преимуществами системы являются эксплуатационная надежность машины, так как отсутствует сложный токораспределитель во вторичной цепи сварочных трансформаторов. Коэффициент мощности значительно выше. Наличие большого количества сварочных трансформаторов позволяет равномерно их распределять по фазам электрической сети. Из-за низкого вторичного напряжения сварочных трансформаторов значительно уменьшается нагрузка, потребляемая из сети. Машины этого типа более универсальны, так как позволяют обеспечить подбор различных режимов для сварочных пистолетов, связанных с определенным сварочным трансформатором. Эти машины начинают находить преимущественное распространение в промышленности и считаются в настоящее время наиболее совершенными. Наиболее широко эти машины применяются с малогабаритными сварочными трансформаторами, имеющими два вторичных витка. В этом случае к трансформатору присоединяют одну или две пары электродов в зависимости от системы токсподвода. Чаще всего вторичные витки работают параллельно, каждый питая свой сварочный контур. В некоторых случаях возможно применение многовитковых сварочных трансформаторов с числом вторичных витков от 3 до 5. Эта система может быть рекомендована в случае применения двухсторонней системы токоподвода. Специальная конструкция трансформатора обеспечивает достаточно равномерное распределение тока по виткам. Трансформатор имеет один вторичный виток, который состоит из нескольких параллельных секций. Каждая из них питает свой сварочный контур. Отдельную группу составляют машины со спаренными сварочными трансформаторами. Для каждой пары точек устанавливаются два небольших трансформатора: один сверху, другой снизу свариваемого изделия. Первичные обмотки трансформаторов подключаются к электрической сети так, чтобы во вторичной цепи, т. е. в каждой паре электродов, имелась противоположная полярность. Такое соединение обеспечивает весьма незначительное шунтирование между точками, даже при небольшом расстоянии между ними. Благодаря этому важнейшему преимуществу система широко применяется для сварки листов металла большой толщины. В некоторых случаях применяют комбинированные конструкции машин, сочетая преимущества отдельных систем. Многотрансформаторные машины, обладая высокой производительностью и рядом других преимуществ, имеют большое количество сварочных трансформаторов, что не позволяет их разместить в необходимых труднодоступных местах. В этом случае используют комбинированную систему, совмещая ее с системой типа гидроматик или электроматик, которые обладают большей доступностью. Гидравлическое распределение осуществляется по группам сварочных пистолетов, а в каждой группе осуществляется электрораспределение. За последнее время получила развитие универсальная система многоточечных машин. Важным преимуществом ее является возможность использовать машины для сварки нескольких деталей. Переналадка машины осуществляется с помощью всей системы нижних и верхних электродов, называемых сварочными штампами. Применение универсальных машин позволяет повысить загрузку этих специальных машин и расширить зону их рентабельного применения. Универсальные многоточечные машины выполняются по принципиальной схеме электроматиков или многотрансформаторных машин с малогабаритными сварочными трансформаторами. В различных конструкциях многоточечных машин применяются разнообразные варианты подвода сварочного тока к свариваемым изделиям. Они выбираются в зависимости от конструкции свариваемого изаелия и требований к качеству сварки и конструкции многоточечной машины. Односторонний токоподвод является самой распространенной схемой для сварки изделий из стали небольшой толщины. Рекомендуется применять эту систему токоподвода для толщины не выше 1,25 мм. При этой схеме неизбежно шунтирование тока через верхний лист. Чтобы избежать слишком больших потерь, связанных с шунтированием, расстояние между электродами должно быть не менее 50 мм. Целесообразнее применять сменные нижние электроды с большой контактной поверхностью. Для снижения потерь от шунтирования используются сварочные трансформаторы с двумя вторичными витками. При обычной схеме двухсторонний токоподвод к нескольким парам электродов осуществляется от отдельных сварочных трансформаторов, имеющих один или несколько вторичных витков. Эту схему рекомендуется применять для сварки деталей повышенной толщины при расположении точек недалеко от края изделия. Применение нижнего электрода с большой контактной поверхностью и в этом случае способствует уменыш нию следов от сварки. Для уменьшения вторичного контура иногда целесообразно применять разъемный контакт. Наиболее совершенной схемой двухстороннего токоподвода, особенно при повышенной толщине свариваемых деталей, следует считать схему с применением спаренных трансформаторов. При такой схеме шунтирование между электродами минимально, а вторичный контур имеет небольшие размеры. Порядок дальнейшей работы элементов схемы определяется программным реле. Этапы сварочного цикла (сжатие, сварка, проковка) контролируются четырехдиапазонным электронным реле времени типа РВЭ-7. Четыре сварочных пистолета включаются одновременно, и сварка детали заканчивается в три цикла. Машина имеет один сварочный трансформатор с двумя вторичными витками. В машине применяются десять сварочных пистолетов пневматического действия. Станина машины--цельносварная. Производительность машины высокая и достигает 250 деталей в час. Это обеспечивается параллельной работой сварочных пистолетов и удачной системой пневматического приспособления, быстро зажимающего деталь с одновременной фиксацией диаметра. Несколько лет тому назад на автозаводе были начаты крупные работы по разработке конструкций и внедрению большой серии многоточечных машин. Основным типом была выбрана машина типа электроматик, так как завод имел опыт эксплуатации машины аналогичной конструкции. В дальнейшем на основе разработанной системы машин путем модернизации были созданы машины многотрансформаторного типа с малогабаритным трансформатором, а также универсальный тип многоточечной машины. Для этой серии машин разработан ряд унифицированных узлов, основные из которых следующие: Сварочные трансформаторы применяются нескольких конструкций. Для машин типа электроматик применяется сварочный трансформатор типа ТК-150, мощностью 150 ква при ПВ=25%. Трансформатор имеет максимальное вторичное напряжение в 17,25 в. Высокое вторичное напряжение позволяет обеспечивать необходимый сварочный ток при больших размерах вторичного контура. Для многотрансформаторных машин применяются малогабаритные сварочные трансформаторы, конструкция которых была разработана на автозаводе. Эти трансформаторы имеют мощность в 125 ква при ПВ=3%. Сравнительно небольшое вторичное напряжение этих трансформаторов, равное 5,93 в, позволяет их использовать только при небольших вторичных контурах. Токораспределшпелъ является необходимым узлом всех многоточечных машин типа электроматик. Он изготавливается на 20 точек и состоит из 10 пар изолированных друг от друга колодок, подвижных контактов и подвижной каретки с системой контактных роликов. Каретка, поступательно передвигаясь вдоль распределителя, последовательно прижимает контактными роликами подвижные контакты распределителя к неподвижным, замыкая вторичную сварочную цепь. Каретка передвигается с помощью винта, имеющего привод через ременную передачу от электродвигателя. Включение и выключение первичной обмотки сварочного трансформатора должно быть точно синхронизировано с замыканием контактов вторичного контура с таким расчетом, чтобы сварочный ток выключился после их замыкания. Включатели, для прерывания первичной сети применяются игнитронные. Завод использует как асинхронные, так и синхронные схемы. Лучшие результаты дают синхронные прерыватели с плавным нарастанием сварочного тока. Обычно применяют игнитронные лампы типа И-100, так как они по мощности подходят для прерывания тока в первичной сети сварочных трансформаторов типа ТК-150, а также могут использоваться для прерывания первичной сети трех параллельно включенных малогабаритных трансформаторов типа ТК-2505. Регуляторы времени применяются двух типов. В небольших многоточечных машинах типа пневматик обычно используются стандартные четырехдиапазонные электронные реле времени типа РВЭ-7. Эти реле частично обеспечивают выполнение программы работы машины. В больших многоточечных машинах время регулируется однодиапазонным электронным реле времени типа РВЭ-51. Программные устройства, обеспечивающие взаимодействие всех элементов схемы машины, используются различных типов. В небольших машинах типа пневматик этим устройством обычно служит стандартное четырехдиапазонное реле времени. В небольших многоточечных машинах также используются моторные многокулачковые реле времени. В больших многотрансформаторных машинах и машинах типа электроматик программа работы обеспечивается целой системой концевых выключателей, а также системой реле давления и электронных реле времени. Сварочные пистолеты применяются двух типов. Гидравлические пистолеты создают усилия на электродах до 300 кг при номинальном давлении масла в гидросистеме 50 атм. Эти пистолеты обычно одно-полостные с возвратной пружиной. Диаметр рабочего цилиндра 32 мм. В машинах пневматического действия сварочные пистолеты имеют диаметр рабочего цилиндра 75 мм, что позволяет создать усилие на электродах, равное 180 кг при номинальном давлении воздуха в сети 5,5 атм. Станины всех машин сварные и изготовлены из листовой стали и прокатных профилей. Верхняя часть станины устанавливается на нижней части на боковых стойках и стягивается анкерными болтами. Подъемный, стол служит основанием для установки нижних токоподводов электродов, фиксаторов, зажимных и съемных устройств. Конструкция стола также сварная. Подъем стола производится гидравлическим или пневматическим цилиндрами. После окончания цикла сварки подвижные каретки токораспределителей, размыкая концевые выключатели, приводят схему машины в первоначальное положение. Эта машина является второй машиной, установленной в линии. На первой машине сваривается панель пола с усилителями. До внедрения многоточечных машин сварка этих деталей производилась на универсальных точечных стационарных и подвесных машинах. Внедрение этой машины позволило значительно облегчить условия труда, улучшить качество сварки и снизить трудоемкость. Наиболее крупными многоточечными машинами, изготовленными на заводе, являются машины для сварки панелей пола автомобиля. Три машины, аналогичные по конструкции, установлены последовательно. На первой и второй машине происходит сборка и сварка деталей пола в 168 и 244 точках, а на третьей окончательная сварка в 176 точках. Вначале все эти три машины были выполнены по системе электроматик, а затем модернизированы путем применения малогабаритных сварочных трансформаторов. Пока передача пола с машины на машину идет вручную, что требует значительных усилий, так как вес панели в сборе составляет 110 кг. Линия пола запроектирована как механизированная и после окончания ее наладки пол с машины на машину будет передаваться специальными механизмами, имеющими пневматический привод. Для производства деталей средних габаритов, изготовляемых в сравнительно небольших количествах, целесообразно применять многоточечные машины универсального типа. Эти машины можно переналаживать на сварку различных деталей путем смены так называемых сварочных штампов. Машины изготовлены с максимальным использованием нормализованных узлов основной серии многоточечных машин, разработанных на заводе. По принципу действия эти машины относятся к типу электроматик. Особенностью конструкции этих машин является сварочный штамп, который изготовляется отдельно для каждой детали. Штамп состоит из верхней и нижней плит, отлитых из силумина. Для обеспечения соосности этих плит они смонтированы на четырех направляющих колонках. Верхняя плита от нижней электрически изолирована. На нижней плите штампа устанавливаются нижние токоподводы, электроды, фиксаторы, зажимные устройства и съемники. На нижней плоскости верхней плиты смонтированы сварочные пистолеты. Для соединения сварочных пистолетов с токораспределителями на верхней плите смонтированы контактные секции особого гидравлического контактора. Каждая секция имеет 20 изолированных одна от другой контактных колодок. Все колодки соединяются гибким кабелем со сварочными пистолетами. Трубы гидравлической и пневматической систем, а также системы охлаждения, расположенные на штампе, соединяются с соответствующими магистралями автомата с помощью быстродействующих муфт. Все эти соединительные элементы имеют одинаковое расположение на всех машинах и штампах, чем обеспечивается их полная взаимозаменяемость. Многоточечные сварочные машины являются специальным оборудованием, имеющим высокую стоимость. Поэтому вопрос о целесообразности их применения должен решаться в каждом конкретном случае с учетом всех положительных и отрицательных сторон. Достоинствами этих машин являются высокая производительность, высокое качество сварки, экономия площадей цеха и улучшение условий труда. Экономическая целесообразность их применения сравнивается обычно с технологическим процессом сварки этих же узлов на стационарных и подвесных точечных машинах. В технической литературе указываются различные данные об экономической целесообразности применения многоточечных машин. В некоторых случаях возможно увеличение производительности в 10 раз. По некоторым данным, опубликованным в технической литературе, на этих машинах можно достигнуть снижения трудоемкости в среднем в 2 раза при одновременной экономии производственных площадей также в 2 раза. На такой важный показатель, как условная годовая экономия в денежном выражении, а отсюда и окупаемость капитальных затрат, оказывает решающее влияние количественный выпуск свариваемых деталей. С увеличением выпуска изделий целесообразность применения многоточечных машин значительно возрастает. При малом выпуске целесообразность их применения должна быть более тщательно рассчитана с учетом всех положительных сторон. В этом случае большие преимущества должны быть у многоточечных машин универсального типа, так как возможна их переналадка на различные детали. Этим может быть повышен коэффициент их загрузки. Если многоточечные машины установлены в потоках с процессами для холодной штамповки, то производительность сварочных машин не должна сдерживать темпы работы линии штамповки. Для достижения такой производительности, как и у пресса для холодной штамповки, сварочные машины попадают в невыгодные условия, так как сварке обычно сопутствует сборка. Поэтому необходимо максимально ее упрощать за счет применения высокопроизводительных приспособлений или производить ее за счет машинного времени. Для этого сборку следует выносить в отдельную операцию. При сварке деталей небольших габаритов целесообразно применять двухпозиционные машины. Когда на одной из позиций производят сборку, на другой производится сварка. Для снижения затрат вспомогательного времени целесообразно применять механические съемники по аналогии с механическими руками, применяемыми на прессах для холодной штамповки.