Техническое описание машины МТП-150-7
Машина МТП-150-7 переменного тока однофазная предназначена для точечной сварки низколегированных, нержавеющих и жаропрочных стилей и титановых сплавов.
Машина имеет поршневой пневматический привод усилия с прямолинейным ходом верхнего электрода. Привод обеспечивает плавное регулирование величины рабочего хода электрода, скорости опускания и подъема верхней головки.
Верхняя и нижняя консоли имеют возможность перемещения в направляющих кронштейнов и позволяют изменять в некоторых пределах вылет электродов машины.
Пневматическое устройство машины представленное на рисунке 3.1 состоит из пневмопривода и аппаратуры управления.
Воздух из сети через кран 17 и редуктор 15 поступает в пустотелые колонны станины 16 (воздухосборник). При работе средняя полость 4 рабочего цилиндра трубопроводом 10 соединяется с электромагнитным клапаном 13 и с воздухосборником, а при обратном ходе — с атмосферой. Давление в воздухосборнике должно быть ниже давления сети не менее чем на 0,7 ат. Скорость заполнения цилиндра через втулку 9 регулируют дросселями 6 и 12. Электромагнитным клапаном 13 управляет регулятор цикла сварки. Клапан смазывается через лубрикатор 14. В цилиндре имеются два поршня. Ход вспомогательного поршня 5 ограничивается гайкой 8 и контргайкой 7, он служит упором для рабочего поршня 3, который связан штоком 1 с верхним токоподводом. Движением рабочего поршня управляет клапан 13, а требуемое усилие сжатия устанавливается редуктором 15. Верхней камерой вспомогательного поршня управляет кран 18.
Воздух, подаваемый по трубопроводу 10 в среднюю полость, опускает шток 1 и электрод, а при подаче в нижнюю полость 2 по трубопроводу 11 поднимает. При подъеме верхнего электрода в моменты установки и съема деталей воздух выпускается из верхней полости и подается в нижнюю; оба поршня поднимаются до упора в верхнюю крышку цилиндра.
Конструктивная схема клапана электропневматического мембранного (КПЭМ) изображена на рисунке 3.2.
Рис. 3.1. Пневматический привод:
1 – шток; 2, 4 – нижняя и средняя полости цилиндра; 3, 5 – нижний и верхний поршень; 6, 12 – дроссели; 7 – контргайка; 8 – гайка; 9 – втулка; 10, 11 – трубопроводы; 13 – электромагнитный клапан; 14 – лубрикатор; 15 – редуктор; 16 – воздухосборник; 17, 18 – краны
Рис. 3.2. Электропневматический клапан КПЭМ (а) и его схема (б):
1, 5 – штоки; 2 – корпус; 3 – пружина; 4, 13 и 14 – отверстия; 6 – клапан; 7 – колодка;
8 – шарик; 9 – шток; 10 – электромагнит; 11 – мембрана; 12 – опорные чашки
Данные клапаны обеспечивают впуск и выпуск воздуха. В клапане КПЭМ корпус состоит из трех частей и имеет четыре гнезда с седлами для четырех тарельчатых клапанов 6 с резиновым уплотнением, собранных попарно на двух штоках 1 и 5. Пружина 3 прижимает клапаны к седлам, а штоки прижимают опорные чашки 12 к мембранам 11. По отверстиям 4, 13 и 14 подводится и отводится воздух. В корпусе 2 также есть щели для выброса воздуха в атмосферу. Сверху корпуса на кольце укреплен электромагнит 10 с шариковым клапаном, имеющий колодку 7 с отверстиями для подключения воздуха и его выброса. Шарик 8 прижат пружиной через шток 9 к входному отверстию и перекрывает подачу воздуха в диафрагменные камеры, которые сообщаются в этом положении с атмосферой.
Под давлением пружины и сжатого воздуха нижний клапан открывается и пропускает воздух в отверстие 13, а верхний клапан перекрывает доступ к отверстию 14 и соединяет его с атмосферой.
При включении электромагнита шарик освобождается от штока и потоком воздуха отбрасывается, перекрывая отверстие, соединяющее внутреннюю полость шарикового клапана с атмосферой. Сжатый воздух из сети попадает в диафрагменные полости, мембраны прогибаются и передвигают клапаны, открывая и закрывая соответствующие седла; клапаны направляют сжатый воздух из входного отверстия к отверстию 14, а отверстие 13 соединяют с атмосферой. При выключении электромагнита пружина возвращает клапаны в исходное положение.
Воздушный редуктор предназначен для регулирования и автоматического поддержания давления. На рисунке 3.3 приведенасхемавоздушного редуктора БВ57-1.
Воздухиз сети по отверстию 2 и сжатый пружиной 4 через толкатель 3 клапан 13 поступает в выходное отверстие 12 и через клапан 11 в полость 10, создавая давление на мембрану 9. При уменьшении давления у отверстия 16, а следовательно,их полости 10 мембрана 9 прогнется и увеличит открытие клапана 13. Давление в полости 10 уравновесится пружиной 4. Давление регулируется сжатием пружины 4 винтом 6. Клапан 8 служит для сброса давления сжатого воздуха. Если расхода нет, то давление в полости 10 из-за утечек по клапану 8 нарастает, поднимается мембрана 9 с клапаном 8 и сжатый воздухчерез отверстие 7 выпускается в атмосферу. Клапан 8 позволяет изменить высокое давление на низкое при отсутствии расхода воздуха. Воздушный редуктор типа ВР-1 (УП) не имеет клапана для сброса давления воздуха.
Дросселирущие клапаны (дроссели) используют для регулирования скорости движения (рисунок 3.4).
Здесь масло входит в отверстие 4 и движется, как показывает стрелка, через вырезы в штоке 5, выходя через отверстие 6. Радиальные вырезы в штоке 5 могут изменяться при его подъеме или опускании. Если масло входит в отверстие 6, оно перемещает шарик 2 вниз, преодолевая сопротивление пружины 1, и открывает себе путь, минуя вырезы 3.
Лубрикатор (маслораспределитель) предназначен для смазки подвижных частей пневматической аппаратуры и исполнительных механизмов. Маслораспределитель типа ВЧ4-2 показан на рисунке 3.5. В маслораспределителе ВЧ4-2 сжатый воздух, поступающий через отверстие 4, разделяется, протекая по щелям 9 к отверстию 7 и по каналам 5, 2 и 5. При закрытом дросселе 13 давление в стакане 1 и полости 6 одинаково и масло не подается.
Рис. 3.3. Воздушный редуктор БВ57-1. Конструктивная схема:
1, 4 – пружины; 2, 7, 12 – отверстия; 3 – толкатель; 5 – корпус; 6 – винт;8– клапан сброса; 9 – мембрана; 10 – полость; 11 – канал; 13 – клапан;
Рис. 3.4. Схема дросселирующего клапана
Рис. 3.5. Маслораспределитель ВЧ4-2:
1 – стакан; 2, 3, 5, 8 – каналы; 4, 7 – отверстия; 6 – полость; 9 – щель; 10 – шарик; 11, 12 – трубки; 13 – дроссель
При дросселировании давление в полости 6 меньше, чем в стакане 1, и масло по трубке 11 поднимается вверх, отжимает шарик 10 и попадает в трубку 12. В зоне распылителя давление снижается, и масло вытягивается из трубки 12 и, проходя через отверстие малого диаметра распылителя, распыляется сжатым воздухом, поступающим по каналу 2 к каналу 8.
Система охлаждения предназначена для охлаждения проточной водой токоведущих частей машины.
Внутри корпуса установлен входной вентиль, гидрореле и распределитель на три направления. В каждой ветви установлены вентили, позволяющие регулировать количество воды, протекающей через сварочный трансформатор,нижнийи верхний токоподвод и электроды.
Расход воды по отдельным ветвям необходимо регулировать так, чтобы температура ее на выходе была примерно одинаковой, а общий расход при этом должен соответствовать указанному в паспорте.
Гидрореле контролирует проток воды (рисунок 3.6). Корпус 1 гидрореле имеет сквозной канал D. В ниппеле 10 имеются два отверстия Е, а в корпусе – отверстие С, через которое внутренняя полость ниппеля 10 соединяется с поддиафрагменной полостью В. Наддиафрагменная камера А сообщается с атмосферой. При проходе воды через ниппель 10 у выходной кромки из-за сужения создается пониженное давление (меньше атмосферного), которое устанавливается и в полости В. При этом диафрагма 2 с упором 3, преодолевая сопротивление пружины 5, опускается вниз. Упор освобождает толкатель микропереключателя 9, контакты которого размыкаются. При отсутствии воды или ее малом расходе диафрагма поднимается вверх и выключает контакты микропереключателя. Реле устанавливается после ниппеля на сливе воды из системы со сливным шлангом или без него. При этом в эжектируемое отверстие ниппеля ввертывают ниппель или угольник. Реле устанавливают в любом положении, но не ниже уровня слива.
Секционный переключатель ступеней служит для ступенчатой регулировки величины сварочного тока, которая осуществляется путем изменения вторичного напряжения сварочного трансформатора. За счет изменения числа витков первичной обмотки, включаемых под напряжение сети.
Для переключения витков обмоток трансформатора используют пластинчатые, ножевые переключатели и барабанного типа.
На машине МТП–150–7 применен ножевой переключатель.
В ножевом переключателе, применяемом в машинах мощностью до 300кВА, медный нож входит между пружинными контактными пластинами, укрепленными на плите из изоляционного материала. Нож закреплен в текстолитовой рукоятке, он может быть установлен в двух положениях. Плита имеет гнезда для трех или четырех ножей на два положения каждое, при этом обеспечивается соответственно 8 или 16 ступеней напряжения. Номер ножа и номер положения нанесены на плите переключателя ступеней, на корпусе машины обычно закреплена этикетка с таблицей значений вторичного напряжения по ступеням трансформатора.
Рис. 3.6. Реле гидравлическое:
1 – корпус; 2 – диафрагма; 3 – упор; 4 – шпилька; 5 – пружина; 6 – регулировочная гайка; 7 – крышка; 8 – основание; 9 – микропереключатель; 10 – эжектирующий ниппель
Управление циклом сварки на машине МТП-150-7 производится с помощью электронного реле времени типа РВЭ-7-1А-2.
Включение и выключение сварочного тока производится вентильным контактором, который включен последовательно с первичной обмоткой сварочного трансформатора.
Плавное регулирование сварочного тока регулированием угла задержки открывания силовых тиристоров в электрической схеме отдельного от сварочной машины прерывателя типа ПСЛ-700.
Чтобы получить сварное соединение с требуемыми эксплуатационными свойствами, расчетным или опытным путем, определяют значения параметров режима сварки и с помощью соответствующих переключателей устанавливают на машине и на панели управления прерывателя ПСЛ-700.
Оборудование и материалы
1. Контактная точечная машина МТП-150-7 в комплекте с прерывателем ПСЛ-700.
2. Учебно-наглядные пособия: УП1-УП3.
3. Образцы для сварки.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться по описаниям, конструктивнымсхемам, плакатам и натурным образцам с конструкцией и работой машины и аппаратурой управления.
2. Произвести установку параметров режима по заданию преподавателя.
3. Произвести сварку образцов.
4. Составить отчет в соответствии с разделом "Содержание отчета".
Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
1. Тип машины и техническую характеристику.
2. Пневматическую схему.
3. Назначение КПЭМ, лубрикатора, воздушного редуктора, дросселя.
4. Таблицу положений ножей переключателя и вторичного напряжения по ступеням.
5. Назначение и принцип действия гидрореле.
6. Эскиз электрододержателя и электрода
7. Таблицу с пределами выдержек времени "Сжатие", "Сварка", "Проковка", "Пауза" регулятора РВЭ-7.
8. Описание пуска машины и прекращения работы.
7. Контрольные вопросы
1. Опишите назначение и принцип действия гидрореле
2. Для чего предназначены КПЭМ, лубрикатор, воздушный редуктор, дроссель?
3. Где расположены ресиверы?
4. Что необходимо сделать, чтобы машина работала в автоматическом режиме сварки нескольких точек?
5. Как осуществить сварку одной точки?
6. Как увеличить скорость подъема электрода?
7. Как уменьшить скорость опускания электрода?
8. Назначение РВЭ-7?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Определение пригодности контактной машины для сварки заданного соединения
Цель работы
Приобрести практические навыки в построении внешних характеристик контактной машины и в определении ступени напряжения трансформатора для сварки заданного соединения.
Теоретическая часть
Основным электрическим параметром контактной машины является номинальный сварочный ток I2Н, т.е. ток, который может обеспечить машина при определенных размерах рабочего пространства (вылета L и раствора Н) вторичного контура и при номинальном повторно-кратковременном режиме работы, который характеризуется величиной:
где ПНН – номинальная продолжительность нагружения, %;
tСВ – продолжительность включения сварочного тока, с;
tЦ – продолжительность цикла одной сварки, с.
Наиболее распространенные номинальные значения ПНН для точечных машин – 20 %, для шовных – 50 %; стыковых – 20 –30 %, для трубосварочных станов – 100 %.
Сварочная машина может работать при токе, превышающем номинальный, но при этом продолжительность нагружения (ПН) должна быть меньше. Допустимый (с точки зрения нагрева элементов машины) ток определяют по уравнению:
(4.1)
Максимальное значение I2 зависит от установленного вторичного напряжения холостого хода U20 (от установленной ступени) и полного сопротивления сварочной цепи Z и определяется формулой:
, (4.2)
где R2, RТК, RЭЭ – соответственно активные сопротивления вторичного контура, сварочного трансформатора контактной машины и свариваемых деталей;
X2, XТК, – соответственно индуктивные сопротивления вторичного контура и сварочного трансформатора (приведенное ко вторичной обмотке).
Полное сопротивление сварочной цепи Z можно представить графически (рисунок 4.1).
От величины сопротивлений RЭЭ, R2, Z и ZК зависят энергетические показатели машины: коэффициент полезного действия (КПД) – h, коэффициент использования мощности – c и коэффициент мощности – cosj.
Рис. 4.1. Треугольник сопротивления сварочного контура.
Полная номинальная мощность SН машины, необходимая для выполнения сварочной операции:
.
Активная мощность, потребляемая машиной из сети:
.
Отношение активной мощности РA к полной мощности машины SН называется коэффициентом мощности (cosj):
Отношение мощности, выделяемой между электродами, к активной мощности, потребляемой машиной из сети называется КПД машины h:
Степень использования мощности машиной c характеризуется отношением мощности, выделяемой между электродами PЭЭ, к полной мощности машины:
(4.3)
У универсальных машин переменного тока c = 0,1 – 0,4 при сварке сталей и 0,025 – 0,08 при сварке легких сплавов.
Поскольку потери мощности в трансформаторах и тиристорных регуляторах как правило сравнительно не велики η и cosφ можно приближенно определить по параметрам вторичного контура:
(4.4)
(4.5)
Энергетические показатели машин для контактной сварки улучшаются, если снизить ZK путем снижения частоты тока во вторичном контуре, а также за счет уменьшения размеров вторичного контура машины, например, путем приближения трансформатора к месту сварки и т.п.
Значение величины ZK определяют также внешние характеристики машины.
Зависимость напряжения на электродах UЭЭ от тока во вторичном контуре I2 называется внешней характеристикой машины на данной ступени регулирования (рисунок 4.2).
Внешние характеристики машины можно построить для каждой ступени трансформатора непосредственным измерением UЭЭ и I2 при различном сопротивлении свариваемых деталей RЭЭ (опытным путем) или по данным аналитического расчета.
При определении пригодности машины для сварки заданных деталей необходимо определить 
и построить на графике внешних характеристик точку А 
.
Машина пригодна для сварки, если точка А окажется между внешними характеристиками на первой и последней ступени регулирования. С учетом тиристорного регулирования диапазон использования машины может быть расширен в сторону малых токов.
Рис. 4.2. Внешние характеристики машины на различных ступенях
регулирования с рабочей точкой
Оборудование и материалы
3.1. Контактная машина.
3.2. Плакаты.
3.3. Мерительный инструмент, зубило, молоток.
3.4. Образцы для сварки.
Порядок выполнения работы
4.1. Вычертить эскиз вторичного контура контактной точечной машины. Разбить его на участки с одинаковыми размерами сечений элементов. Указать материал элементов. Измерить размеры элементов контура. Эскиз вторичного контура контактной точечной машины приведен в приложении.
4.2. Рассчитать активное сопротивление каждого элемента по формуле:
,
где Li, Si – длина и площадь сечения элемента контура.
Кn – коэффициент поверхностного эффекта:
для электродов Кn = 1,02;
для электрододержателей Кn = 1,08;
для консолей Кn = 2,0;
для кронштейнов и хоботов Кn = 1,7;
для гибких шин Кn = 1,0.
Тi – допустимая температура нагрева элемента вторичного контура:
для электродов Тi = 80 °C;
для электрододержателей Тi = 60 °C;
для консолей Т i= 40 °C;
для кронштейнов и хоботов Тi = 40 °C;
для гибких шин Тi = 60 °C.
r(Тi) – удельное электросопротивление материала элемента контура при температуре Тi. Последнее определятся по формуле:
ρ(Т) = ρ(Т0)(1+αР*(Т-Т0)). (4.6)
Для меди r(0°C) = 1,75 мкОм·см, aР – коэффициент изменения электросопротивления при нагреве элемента контура. Для меди aР = = 1/(235+Т °C). Для чистых металлов aР = 0,004 1/°C, для сплавов принимают aР = 0,001 – 0,002 1/°C.
Выбранные по справочным таблицам расчетные значения внести в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
Характеристика элементов вторичного контура машины.
| Название элемента вторичного контура машины | Ti, °С | Материал | r, мкОм*см | aP, 1/°C | Размеры элемента контура, см | Ri, мкОм | |||
| диаметр | ширина | толщина | длина | ||||||
4.3. Определить активное сопротивление неподвижных RНК и подвижных контактов RПК:
RНК = ΣrНК;
RПК = ΣrПК,
где rНК – сопротивление неподвижного контакта (2 ¸ 3 мкОм);
rПК – сопротивление подвижного контакта (5 ¸10 мкОм).
4.4. Учесть индуктивное XТК сопротивление трансформатора машины (5 ¸ 15 мкОм). Активным сопротивлением трансформатора RТК можно пренебречь.
4.5. Определить, активное сопротивление вторичного контура:
4.6. Определить индуктивное сопротивление вторичного контура
, мкОм,
где SК – площадь вторичного контура, см2.
4.7. Рассчитать внешние характеристики по ступеням трансформатора по формуле (2), приняв из U20 из технических данных на табличке машины, а RЭЭ принять равным 0 и 500 мкОм.
Результаты расчета свести в табл. 4.2.
4.8. Построить внешние характеристики машины по аналогии с рисунком 4.2.
Таблица 4.2
Результаты расчета внешних характеристик машины
| Ступень трансформатора | RЭЭ, мкОм | Z, мкОм | I2=U20/Z, кА | UЭЭ=I2· RЭЭ, В |
| 1 ст. U20 = | ||||
| 2 ст. U20 = |
4.9. Определить сопротивление RЭЭ сварного соединения к концу нагрева по формуле:
RЭЭ = 2RД.К.+ RД.Д.+ 2RД.Э.
где RД.К. – сопротивление деталей к концу нагрева;
RД.Э. – контактное сопротивление между деталями и электродом;
RД.Д. – контактное сопротивление между деталями.
где s – толщина деталей, см;
dЭ – диаметр электрода, см;
ρ1 и ρ2 – удельное электросопротивление металла при температурах 1200°C и 1500°C (вычисляются по формуле (4.6)), мкОм·см, для малоуглеродистой стали ρ(0°C)=13мкОм·см;
A, K – эмпирические коэффициенты. При сварке стали толщиной 0,8…3 мм имеют значения А = 0,8; К = 0,85.
Контактное сопротивление между деталями:
, мкОм,
где rД.Д.0 – начальное контактное сопротивление;
F – усилие сжатия, определяемое по таблице ориентировочных режимов контактной точечной сварки, даН (1 даН = 10 Н).
Для стали принимают rД.Д.0 = (5…6)·10-3 мкОм; α = 0,7.
RД.Э. принимается равным половине контактного сопротивления между деталями.
4.10. Определить силу тока I'2 необходимую для получения сварного соединения по таблице 4.3 ориентировочных режимов контактной точечной сварки, где tСВ – время сварки, FСВ – сварочное усилие; FК – проковочное усилие; tК – время проковки.
Таблица 4.3
Ориентировочные режимы контактной точечной сварки листов из низкоуглеродистой стали одинаковой толщины на однофазных
машинах переменного тока.
| s, мм | I’2, к А | t СВ , c | F СВ , к Н | F К , к Н | t К , с |
| 0,5 | 6 – 7 | 0,08 – 0,1 | 1,2 – 1,8 | - | - |
| 0,8 | 7 – 8,5 | 0,1 – 0,14 | 2 – 2,8 | - | - |
| 1,0 | 8,5 – 9,5 | 0,12 – 0,16 | 2,5 – 3 | - | - |
| 1,2 | 9,5 – 10,5 | 0,12 – 0,2 | 3 – 4 | - | - |
| 1,5 | 11 – 12 | 0,16 – 0,24 | 4 – 5 | - | - |
| 2,0 | 12 – 13 | 0,2 – 0,32 | 6 – 7 | - | - |
| 3,0 | 14 – 15 | 0,3 – 0,48 | 9 – 10 | 18 – 20 | 0,36 – 0,54 |
| 4,0 | 18 – 19 | 0,7 – 0,9 | 13 – 15 | 20 – 24 | 0,8 – 1 |
4.11. Определить напряжение между электродами:
.
4.12. На графике внешних характеристик построить точку А( 
).
4.13. Сделать заключение о пригодности машины и определить ступень напряжения для сварки данного соединения.
4.14. Определить продолжительность работы ПН, % по формуле (4.1) и энергетические показатели машины: cosj, h, c по формулам (4.3) – (4.5).
4.15 Установить выбранную ступень трансформатора машины, максимальный нагрев (угол открытия тиристоров) регулятором ПСЛ-700, рекомендуемые по технологии значения времени сварки и усилия сжатия и провести сварку на образцах выбранной толщины.
4.16. Произвести разрушение сварного соединения в тисках с помощью зубила и молотка.
4.17. Измерить размеры сварной точки и сопоставить их с ГОСТ 15878-79.
4.18. Сделать заключение о соответствии сварного соединения государственному стандарту и необходимости корректировки режимов сварки.
Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
1). эскиз вторичного контура машины;
2). характеристику элементов контура машины (таблица 4.1);
3). треугольник сопротивлений машины в рабочей точке (рисунок 4.1);
4). результаты расчета внешних характеристик машины (таблица 4.2);
5). внешние характеристики по ступеням регулирования
(рисунок 4.2);
6). заключение.
6. Контрольные вопросы
1. Что называется внешней характеристикой машины?
2. Что такое ПН, %?
3. Как изменится коэффициент мощности, если увеличить вылет или раствор электродов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
Эксплуатация точечной конденсаторной машины
Цель работы
Изучение конструкции и основ эксплуатации точечной конденсаторной машины ТКМ-4.
Теоретическая часть
В авиастроении, автомобилестроении и радиоэлектронике широко распространены сварные соединения, выполненные контактной конденсаторной сваркой. Она осуществляется кратковременными импульсами сварочного тока (рис.5.1), продолжительностью, в среднем, от нескольких десятых долей до 10…20 мс. За время импульса в зоне сварки выделяется тепло, которое сравнительно медленно распространяется в металле на глубину, необходимую для сварки.
Рис.5.1. Импульс тока во вторичной обмотке сварочного трансформатора при конденсаторной сварке: Ia – амплитудное значение тока; ta – время нарастания тока; tс – полное время импульса
Специфические особенности заряда и разряда конденсаторов придают конденсаторной сварке металлов ряд энергетических и, что более важно, технологических достоинств. Основным энергетическим достоинством является малая установочная мощность сварочного оборудования. При толщинах металла менее 1 мм мощность конденсаторной машины составляет около 0,1—0,2 кВт, что в 50—100 раз ниже мощности обычной контактной машины. Конденсаторные машины для малых толщин просты, дешевы, имеют незначительную мощность. Конденсаторная сварка для сварки металла толщиной менее 0,1 мм часто незаменима никаким другим видом сварки; для металла толщиной 1—2 мм она приемлема, но легко может быть заменена другими способами. С увеличением толщины металла разница в мощностях конденсаторной машины и обычной контактной уменьшается, а сварка на обычной контактной машине становится более надежной. Поэтому применение конденсаторной сварки для металла толщиной более 2 мм рационально лишь для особых случаев.
К технологическим достоинствам конденсаторной сварки можно отнести высокую точность дозирования энергии в конденсаторах и кратковременность их разряда. Последнее позволяет легко соединять металлы, имеющие разные теплофизические свойства, а также существенно различные толщины. Кратковременность разряда конденсаторов дает еще одно важное преимущество – зона нагрева до сварочной температуры локализуется в небольшом объеме, необходимом для обеспечения достаточной прочности соединения. В результате появляется возможность использования конденсаторной сварки вблизи теплочувствительных элементов или на поверхностях, имеющих окончательную обработку (например, полированных или с декоративными покрытиями).
Точечная конденсаторная сварка нашла промышленное применение для многих металлов: алюминия и алюминиевых сплавов, всевозможных медных сплавов, никеля и никелевых сплавов, платины, серебра и его сплавов, всевозможных сталей, вольфрама, молибдена и др.; возможны многочисленные сочетания разнородных металлов. Точечная конденсаторная сварка заменяет пайку, клепку, фальцовку. Она находит все более широкое применение в приборостроении, в производстве электроизмерительных и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов, электроаппаратуры, оптических приборов, радиоламп, электроосветительных ламп, электронной аппаратуры, радиоприемников и телевизоров, авторучек, металлических игрушек, галантереи, ювелирных изделий и т. д.
Электрическая схема конденсаторной точечной машины очень проста (рис. 5.2). Ток из сети через небольшой повышающий однофазный трансформатор Т1 и выпрямитель В поступает на зарядку батареи конденсаторов С. Посредством переключателя N батарея конденсаторов или включается на зарядку, или разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора Т2. Вся аппаратура размещена в корпусе машины.
Рис. 5.2. Принципиальная схема конденсаторной машины малой мощности: T1 – повышающий однофазный трансформатор; В – выпрямитель; r – активное сопротивление контура; С – батарея конденсаторов; N – переключатель: Т2 – сварочный трансформатор; K – коэффициент трансформации сварочного трансформатора; P – усилие сжатия электродов; А – первый контур сварочной машины, связанный с электрической сетью; Б – второй контур сварочной машины, не связанный с электрической сетью
Электрический режим машины можно регулировать в широких пределах, меняя число включенных конденсаторов C, напряжение зарядки конденсаторов Uc и коэффициент трансформации K сварочного трансформатора (изменяя число витков его первичного контура). Можно менять амплитуду сварочного тока и продолжительность его протекания.
Количество энергии, накопленное в конденсаторах, можно рассчитать по формуле:
где С - емкость конденсатора, Ф;
W – энергия, Вт;
Uс – напряжение зарядки конденсаторов;
Изменяя величину сопротивления r в зарядной цепи, регулируют время зарядки, зарядный ток и потребляемую из сети мощность
В данной лабораторной работе рассматривается конденсаторная точечная машина ТКМ-7 (рис.5.3). Ее технические характеристик представлены в таблице 5.1. Машина стационарная, сварочный трансформатор имеет четыре ступени регулирования. Осадочное давление на электроды, создаваемое грузом через систему рычагов, обеспечивает строгое постоянство установленного давления, что очень важно для конденсаторной сварки. Основными сварочными параметрами машины, задаваемыми перед сваркой, являются емкость батареи конденсаторов С, коэффициент трансформации сварочного трансформатора К и усилие сжатия электродов Р.
Рис. 5.3. Точечная конденсаторная машина ТКМ-7:
1 – регулировка коэффициента трансформации сварочного трансформатора K; 2 – регулировка емкости заряда конденсаторов C; 3 – регулировка усилия сжатия электродов P; 4 – выключатель питания; 5 – педаль ;6 – рабочий стол;7 – сварочные электроды
При нажатии на педаль давление груза передается на электроды, конденсаторы замыкаются на первичную обмотку сварочного трансформатора, протекает один строго определенный импульс сварочного тока. При освобождении педали конденсаторы снова заряжаются, машина готова к следующей операции сварки; при повторном нажатии педали проходит снова точно такой же импульс сварочного тока.
Таблица 5.1
Технические характеристики машины для конденсаторной точечной сварки ТКМ-7
| Параметр | Величина параметра |
| Напряжение питающей сети | 220 В |
| Диапазон изменения коэффициента трансформации | 75…150 |
| Диапазон изменения давления | 10…90 Н |
| Общая емкость | 700 мкФ |
| Диапазон изменения емкости | 10…700 мкФ |
| Напряжение зарядки | 600 В |
| Средняя мощность, потребляемая из сети | 0,1 кВт |
| Вес | 165 кг |
В простейших точечных конденсаторных машинах привод машины осуществляется усилием работающего, что допустимо при сварке мелких деталей с небольшим усилием и работой осадки и не очень интенсивном производстве. Для более трудных условий работы может быть применена машина с механизированным, например электрическим приводом, типа ТКМ-8. Также выпускаются машины для конденсаторной сварки с колпаком из прозрачного органического стекла, защищающим зону сварки от пыли и других загрязнений. Защитный колпак может быть герметизирован, и в нем может быть создана защитная атмосфера аргона, водорода, азота и др.
Оборудование и материалы
1. Точечная конденсаторная машина ТКМ-7.
2. Технологические образцы для сварки – пластины толщиной менее 1 мм.
Порядок проведения работы
1. Ознакомиться с конструкцией точечной конденсаторной машины ТКМ-7.
2. Установить параметры режима сварки указанные преподавателем и произвести несколько пробных сварок.
3. Варьируя сварочные параметры, определить диапазоны, соответствующие образованию сварной точки без сквозного проплавления (прожога), контролируемое по наличию соединения пластин и отсутствию прожога.
Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
1) сущность, преимущества и применение конденсаторной сварки;
2) технические характеристики машины для конденсаторной сварки ТКМ-7;
3) диапазоны усилия на электродах, заряда конденсаторов и коэффициента трансформации, соответствующие образованию сварной точки без прожога.
6. Контрольные вопросы
1. В чем отличие конденсаторной точечной сварки от точечной контактной сварки?
2. Каковы преимущества и область применения конденсаторной сварки?
5. Опишите принцип действия машины для точечной конденсаторной сварки.
4. Приведите основные параметры режима точечной конденсаторной сварки на машине ТКМ-7.
5. Каким образом регулируется сварочный ток и усилие сжатия электродов на машине ТКМ-7?
.
Приложение А