книги из ГПНТБ / Глебов Л.В. Установка и эксплуатация машин контактной сварки

Л. В. ГЛЕБОВ, Ю. И. Ф ИЛИППОВ, П. Л. Ч УЛ О Ш Н И К О В

УСТАНОВКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

„Э Н Е РГИ Я “ Л ени нградское отделен и е

1 9 7 3

6П2.12

Г52

УДК 621.791.76.037

Глебов Л. В. и др.

тактной сварки. Приводятся данные по расчету электрических сетей, воздушных и водяных магистралей, необходимые при монтаже контактных машин. Даются рекомендации по наладке контактных однофазных, конденсаторных машин и машин с выпрямлением и импульсом постоянного тока. Кратко излагаются сведения по технологии сварки, необходимые при наладке, запуске и настройке машин на за­ данный режим.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, технологов и наладчиков, связанных с эксплуатацией машин контактной сварки.

Рецензент О. Н. Бокштейн

© Издательство «Э п е р г и я», 1973

ПРЕДИСЛОВИЕ

За последние годы значительно возросла сложность электрооборудования для контактной сварки.

Наряду с широко применяемыми машинами типов МТП, МРП, МИШ, МТ, МР, МШ, МСМУ, МСГА и другими с однофазным питанием большое распространение получили созданные в последние годы машины с трехфазным питанием типов МТПТ и МШШТ для контактной точечной и шовной сварки импульсом постоянного тока, типа МТК для контактной точечной сварки разрядом конденсато­ ров, типа МТБ и МШВ с выпрямлением тока во вторичном контуре.

Создание нового электросварочного оборудования позволил«} значительно расширить область применения контактной сваркй и обеспечить качественную сварку таких металлов и сплавов, которые раньше невозможно было сваривать на однофазных машинах. Но расширение области применения контактной сварки, увеличение диапазона свариваемых толщин, материалов потребовали разра­ ботки новых сварочных циклов, для осуществления которых необ­ ходимо было создать сложные электронно-ионные схемы управления на логических элементах, декатронах, транзисторах, тиристорах и других элементах радиоэлектроники. В качестве исполнительных органов наряду с пневматическим приводом получили распростра­ нение гидравлический и пневмогидравлический приводы, позволив­ шие значительно уменьшить габариты оборудования и добиться необходимого быстродействия различных узлов и производитель­

для контактной сварки стало неотъемлемой частью автоматических и поточных линий сборки и сварки различных узлов и деталей. Установка сварочного оборудования на поточных линиях повысила требования к надежности его работы, обеспечение которой невоз­ можно без квалифицированного обслуживания и знания устройства машин.

Однако инструкции и описания машин контактной сварки, при­ лагаемые заводами-изготовителями к каждой выпущенной машине, а также книги и учебники по контактной сварке уделяют чрезвы­ чайно мало внимания эксплуатации и наладке сварочного оборудо­ вания. Это вызывает трудности при пуске его в эксплуатацию,

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

1-1. Общие сведения о машинах

Современные машины для контактной сварки представляют собой сложные электромеханические агрегаты, как правило, имеющие электронное управление циклом сварки. Основными операциями, выполняемыми машиной, являются сжатие и нагрев деталей в зоне сварки электрическим током. По способу сварки машины разделя­ ются на точечные, рельефные, роликовые и стыковые.

Специфические особенности наладки и эксплуатации машин контактной сварки зависят в первую очередь от характеристики (рода) тока, который используется при сварке, т. е. тока, протека­ ющего во вторичном контуре машины. По роду тока все машины могут быть классифицированы на а) машины переменного тока про­ мышленной частоты (однофазные); б) машины низкочастотные (трехфазные); в) машины конденсаторные (однофазные и трехфазные);

ными и используются для всех способов контактной сварки различ­ ных металлов. Из-за плохих энергетических показателей (низкий cos ф, однофазная нагрузка, большие пики тока при включении) электрическая мощность точечных и роликовых машин не превы­ шает 300—400 кв-а, мощность же рельефных и стыковых машин переменного тока иногда достигает 1000 кв-а и более.

В эксплуатации для точечной, рельефной и роликовой сварки наиболее широко применяются однофазные машины серий МТ, МТП, МРП, МР, МШ, МПІП и др. В машинах коммутация первичного тока производится с помощью ионных (игнитроны) и полупроводниковых (тиристоры) приборов (рис. 1-1,а). Для управления циклом сварки и регулирования величины и длительности протекания сварочного тока используют регуляторы времени и синхронные прерыватели различных типов. В современных машинах плавное регулирование величины тока осуществляется за счет изменения угла (фазного регулирования) включения вентилей (игнитронов или тиристоров) в первичной цепи сварочного трансформатора (рис. 1-2, а). Иногда

5

фазовое регулирование используют для программного изменения величины сварочного тока, обеспечивая при этом плавное нарастание

испад тока в начале и в конце цикла (рис. 1-2, б).

Внизкочастотных машинах используется преобразование трех­ фазного тока промышленной частоты в импульсы тока низкой час­ тоты, осуществляемое кратковременным включением силового игнит­ ронного выпрямителя на первичную обмотку трансформатора сва­ рочной машины (рис. 1-1, б). Во избежание насыщения магнитопро­ вода трансформатора от постоянного напряжения полярность пода­ ваемых импульсов чередуется путем поочередного включения кон­ такторов КП, подающих на трансформатор импульсы напряжения

Рис. 1-1. Силовые электрические схемы сварочных машин: а — машины пере­ менного тока; б — низкочастотные машины; в — конденсаторные машины; г — машины постоянного тока с выпрямлением во вторичном контуре

ТС — трансформатор сварочный; К ■— контактор тиристорный; ВС — выпрямитель силовой; К П — контактор переключения полярности; ВШ — вентиль шунтирующий; С — конденса­ торная батарея; КС — контактор, переключающий конденсаторную батарею на заряд или разряд; В — выпрямительный блок; ВУ — выпрямитель управления; R — балластное со­ противление

различной полярности. В мощных роликовых машинах типа МШШТ полярность напряжения изменяется поочередным включением двух отдельных силовых выпрямителей. За рубежом для контактной сварки находит применение ряд других систем преобразования промышленной частоты в низкую [1].

У низкочастотных машин длительность включения тока ограни­ чена из-за опасности насыщения магнитопровода трансформатора

иобычно не превышает 0,5 сек. Импульсы сварочного тока имеют плавное нарастание и замедленный спад (рис. 1-2, в, г). В отдельных случаях на трансформатор через небольшую паузу (0,01 сек) воз­ можна повторная подача напряжения той же полярности. Импульс сварочного тока при этом имеет очень плавный спад (рис. 1-2, д).

Низкочастотные машины равномерно нагружают трехфазную сеть

иимеют мощность до 1000 кв-а. В эксплуатации находятся машины типов МТИП, МТПТ, МШПІИ, МШШТ, в основном применяемые для точечной и роликовой сварки легких сплавов, хотя на этих машинах может быть также произведена и сварка черных металлов.

6

Конденсаторные машины используются для точечной и рельеф­ ной сварки различных металлов и сплавов. Машины малой мощности применяются также и для роликовой сварки деталей небольшой толщины. Импульс тока, осуществляющий сварку, формируется при разряде заряженной конденсаторной батареи на первичную

обмотку трансформатора сварочной машины. Батарея заряжается от силового выпрямителя, питаемого от трехфазной или однофазной сети (рис. 1-1, в). В качестве вентилей в выпрямителе используются тиратроны, игнитроны и полупроводниковые приборы (диоды и тири­ сторы).

Конденсаторы могут разряжаться на трансформатор через вен­ тили (игнитроны или тиристоры) или через электромагнитные контак­ торы, как, например, в машинах МТК-6301 и МТР-1. Полярность

7

напряжения разряда, как и в низкочастотных машинах, чере­ дуется. Конденсаторные машины отличаются особой стабильностью импульсов тока, так как его параметры определяются только энер­ гией, запасенной в конденсаторах, и не зависят от колебаний напря­ жения питающей сети. В связи с тем что в большинстве машин используются электролитические конденсаторы, в схемах преду­ сматриваются устройства, не допускающие перезарядки конденсато­ ров напряжением обратной полярности. Для этой цели применяется вентиль ВШ, шунтирующий батарею конденсаторов (машина МТК-6301), или специальная схема, исключающая перезаряд кон­ денсаторов (машина МТК-75). Импульсы тока конденсаторных машин имеют малую длительность при большой амплитуде (рис.1-2, е). что особенно эффективно при сварке металлов с высокой тепло­ электропроводностью .

Машины постоянного тока позволяют получить импульсы свароч­ ного тока гсв одной полярности, имеющие практически неограни­ ченную длительность. Выпрямление тока производится непосред­ ственно во вторичном контуре машины мощными кремниевыми вен­ тилями. Точечные, рельефные и роликовые машины типов МТБ, МРВ и МШВ питаются от трехфазной сети. Управляемые вентили ВУ (рис. 1-1, г) поочередно включают фазные обмотки трехфазного трансформатора ТС. Для улучшения условий работы вентилей параллельно обмоткам трансформатора включены нагрузочные сопро­ тивления В. Машины постоянного тока по сравнению с низкочастот­ ными машинами имеют меньшую массу сварочного трансформатора и большую технологическую универсальность за счет широких возможностей регулирования формы импульсов ісв (рис. 1-2, ж, з).

В стыковых машинах в подавляющем большинстве случаев ис­ пользуется сварочный ток промышленной частоты при однофазном питании от сети. Известны примеры применения при стыковой сварке тока низкой частоты (сварка больших сечений), постоянного тока (сварка тонкостенных профилей) и разряда конденсаторов.

Коммутация первичного тока машин чаще всего осуществляется электромагнитным контактором, а иногда игнитронами или тири­ сторами.

В машинах контактной сварки сжатие деталей производится с помощью привода усилия. В стыковых машинах необходим также привод (устройство) зажатия свариваемых деталей в губках (зажи­ мах).

Наибольшее распространение получили пневматические приводы усилия. От других типов приводов усилия их выгодно отличает простота конструкции, обслуживания и ремонта. Пневматические приводы (цилиндрические и диафрагменные) обычно применяются

В подвесных машинах (клещах) для уменьшения габаритов исполь­ зуются пневмогидравлические приводы усилия сжатия. В машинах для сварки деталей малой толщины (сечений) получили распростра­ нение пружинные и грузовые приводы. В некоторых специальных

8

сварочных машинах усилие сжатия деталей производится электро­ магнитным приводом.

Подвижный электрод (зажим) машин контактной сварки имеет рабочий ход (при сжатии деталей) и дополнительный ход, исполь­ зуемый при установке деталей и смене электродов. Оба эти движе­ ния могут осуществляться одним приводом усилия (при наличии пневмопривода) или комбинацией пневматического привода усилия

сэлектроприводом или дополнительным пневмоприводом. Например,

вмашинах типов МТ, МТП, МШ, МШП используется пневмопривод, который осуществляет рабочий и дополнительный ход верхнего электрода; в машинах же типов МТПТ, МШШТ, МШВ рабочий ход

производится пневмоприводом, а дополнительный — электродвига­ телем через редуктор.

Отличительной особенностью роликовых машин является нали­ чие привода вращения роликов, который осуществляет их непре­ рывное или прерывистое (шаговое) движение. В качестве двигателя в приводе вращения обычно используется электродвигатель, регули­ рование скорости вращения при наличии асинхронного двигателя производится бесступенчатым вариатором ПМС (машины типа МШ) или путем изменения отношения диаметров приводных шкивов (машины типа МШП). В других машинах (МШПР-300/1200) ско­ рость вращения роликов регулируется изменением числа оборотов двигателя постоянного тока. Шаговое вращение роликов может производиться пневмомеханическим приводом (машины типа МШШТ), мальтийским крестом (машины МШШТ-400) или с помощью быстро­ действующей электромагнитной муфты. Применение последней поз­ воляет осуществить как непрерывное, так и прерывистое вращение роликов (машины МШВ-6301).

Машины для роликовой сварки могут быть универсальными, т. е. выполнять продольные и поперечные швы. Универсальные машины имеют верхнюю роликовую головку, которая поворачи­ вается вокруг вертикальной оси. Нижняя консоль машины уком­ плектована двумя сменными вставками для сварки поперечных или продольных швов. В настоящее время большинство роликовых машин выпускается универсальными (МШ, МШВ).

Нижние консоли точечных, рельефных и роликовых машин де­ лают переставными или плавно перемещающимися по вертикали, что бывает необходимым при сварке деталей различной формы. Если конструкция нижней консоли не позволяет выполнить сварку опре­ деленных деталей, то консоль может быть снята и заменена кон­ солью необходимых размеров (сечения) и формы.

Точечную и роликовую сварку крупногабаритных узлов, а также сварку в сборочно-сварочных приспособлениях часто выполняют подвесными машинами (клещами). Питание клещей может осущест­ вляться от встроенного трансформатора (клещи типа К-201М) или от отдельно вынесенного трансформатора с гибким кабелем для подвода сварочного тока (клещи типа МТПП-75).

Для контактной сварки отдельных узлов могут использоваться специальные сварочные машины (установки). Они часто сочетают

9