Технология и оборудование контактной сварки

стоянны, поэтому рекомендуется их снижать, применяя аппаратуру автоматического смазывания (лубрикаторы), уменьшая эксцентри­ ситет между осью электродов и ползуна, используя направляющие трения качения, заменяя стальные подвижные элементы элементами из алюминиевых сплавов, уменьшая массу ползуна (окнами, прое­ мами), размещая между узлами крепления электродов и ползуна или

рактер (рис. 5.36, а). В стадии первоначального нагрева и деформа­ ции (этап //, см. рис. 3.29) дилатометрический эффект не проявляется, так как компенсируется смятием рельефа. Электроды сближаются (как при сжатии). Фактическое сварочное усилие уменьшается

F св. ф == F св + ( — F — F *),

Чем выше рельефы, больше масса подвижных частей и жестче ре­ жимы сварки, тем резче снижается ф. Электроды как бы зави­ сают, и возникает опасность выплесков, преждевременного расплав­ ления рельефов. Поэтому при высоких рельефах (например, прово­

Однако после достижения деформационного равновесия и возник­ новения литой зоны (этап ///) термодеформационная ситуация стано­ вится похожей как при точечной сварке. Смятие рельефов прекра: щается, и электроды начинают раздвигаться от теплового расшире­ ния. Фактическое сварочное усилие увеличивается.

Если при обычной или несколько повышенной жесткости сило­ вого контура машины приложить небольшое начальное усилие сжа­ тия F = (0,2-^-0,3) FCB и сразу же затормозить (заклинить) подвиж­ ную сварочную головку (F.r оо; Д п 0), то тепловое расширение металла вызовет резкое (в 2—3 раза) увеличение FCUmф (рис. 5.36, б). Чем сильнее нагрев и больше ядро, выше жесткость силового кон­ тура, тем больше эффект «самосжатия» и конечное усилие. Тепловое расширение здесь является основой дилатометрического механизма сжатия. Несмотря на исключительно малое начальное усилие, фор­ мируется литое ядро надлежащих размеров и без выплесков.

Для уменьшения сил трения постоянно совершенствуют конст­ рукцию механизма сжатия и особенно направляющих. Стремятся до минимума уменьшить эксцентриситет е между осью штока цилин­ дра и осью электрода (см. рис. 5.1).

/ г s

Рис. 5.37. Конструкция направляющих пневматических механизмов сжатия точечных машин:

а — призматические направляющие трения скольжения; 6 — роликовые направляющие трения качения

Конструкция направляющих зависит от мощности и назначения машины. Круглые направляющие трения скольжения (см. рис. 5.30) достаточно универсальны, сравнительно просты в исполнении. Их используют, например, в быстроходных точечных машинах с облег­ ченным штоком, однако значительные силы трения и отсутствие ком­ пенсации износа направляющей (кольцевой втулки) являются серьез­ ными недостатками. Один из них устраняется в призматических на­ правляющих (рис. 5.37, а), когда винтами 3 периодически регулируют зазор между направляющими 1 и скользящими поверхностями пол­ зуна 2.

На рис. 5.37, б показаны роликовые направляющиетрения качения. Они обеспечивают минимальные силы трения и позволяют регулиро­ вать зазоры по мере износа. Роликовые направляющие — это шари­ ковые подшипники, внутренняя обойма которых плотно посажена на втулки 4, имеющие эксцентриситет относительно конусного гнезда крепления. После выпрессовки из гнезда втулки поворачивают до достижения минимальных зазоров между наружной обоймой и сталь­ ными закаленными накладками 5 ползуна 2.

5.5,2. Механизмы вращения роликов

Такой механизм должен обеспечивать надежное перемеще­ ние деталей при сварке. Различие его конструкций вносит дополни­ тельное разнообразие в компоновку шовных машин.

Ведущий (обычно один) ролик приводной, другой вращается вхо­ лостую от трения с деталью. Поэтому механизм должен исключать проскальзывание ведомого ролика. В машинах для поперечной сварки ведущим роликом является, как правило, нижний; в машинах для продольной сварки и в универсальных — верхний. Существует также механизм с подачей крутящего момента сразу на оба ролика.

В зависимости от назначения, мощности и типа машины враще­ ние роликов может быть непрерывным и прерывистым (см. рис. 3.8).

рость вращения валов по мере удаления от электродвигателя умень­ шается, а крутящий момент возрастает и достигает наибольшего значения на выходном валу (ролике). Мощность электродвигателя должна быть достаточной, чтобы на ролике создать крутящий мо­ мент, больший, чем сумма моментов потерь (моментов трения качения обоих роликов по деталям и моментов трения скольжения валов ро­ ликов во втулках). Обычно мощность двигателей составляет 0,5— 2 кВт.

Электроуправляемая муфта скольжения типа ПМС (рис. 5.38, б) позволяет изменять скорость вращения выходного вала 7 при по­ стоянном вращении приводного вала 2 от двигателя 1. При вращении стального якоря 3 и подаче постоянного тока в обмотки возбуждения 5, находящейся в индукторе 4, в якоре наводится электродвижущая сила и вихревые токи. Взаимодействие последних с магнитным пото­ ком создает на индукторе электромагнитный момент, и выходной вал начинает вращаться. Скорость вращения определяется током воз­ буждения, а также моментом сопротивления на выходном валу муфты и поддерживается постоянной с помощью автоматической бескон­ тактной системы управления 6.

Механизм прерывистого вращения обычно выполняют на базе электродвигателя постоянного тока с регулируемой скоростью вра­ щения. Кинематическая цепь часто включает электромагнитную муфту. Ее устанавливают между двигателем и редуктором. С ее по-

универсальная, поэтому при сварке продольных швов движение роликов 9 происходит через шес­

терни Z7 и Z8, а при повороте головки для сварки поперечных швов — через Z'7 и ZQ.

На рис. 5.39, б показана схема, а на рис. 5.39, в конструкция электромагнитной муфты. Ведущий вал 2 вместе с катушкой 3 по­ стоянно вращается от электродвигателя 1. При подаче напряжения на катушку упругий ферромагнитный диск 5, укрепленный на ведо­ мом валу <5 притягивается к тарельчатому диску 4 и начинает вра­ щаться. Если катушку 3 выключить, а неподвижную катушку 7 вклю­ чить, то упругий вращающийся диск притянется к неподвижному тарельчатому диску 6 и быстро остановится. Электромагнитная муфта работает почти бесшумно и легко синхронизируется с циклом сварки. Длительность вращения и паузы регулируется включением и выклю­ чением катушек 3 и 7 программным регулятором времени (см. гл. 8). Муфта обеспечивает и непрерывное вращение роликов.

При сварке деталей из сталей с легкоплавкими покрытиями и в микросварке при малых усилиях во избежание проскальзывания роликов каждый из них делают ведущим (рис. 5.40). От асинхрон­ ного электродвигателя 1 через муфту 2, редуктор 5, сменные шестерни 4, конические шестерни 5 и карданные валы 6 вращение передается двум стальным шарошкам 7 Последние имеют коническую проточку с острой накаткой и плотно прижимаются к поверхности роликов 8. Вне зависимости от диаметра роликов их линейная скорость остается одинаковой (из-за одинакового диаметра шарошек).

5.5.3. Механизмы сжатия машин стыковой сварки

Механизм сжатия стыковых машин выполняет следующие функции. При сварке сопротивлением он обеспечивает сжатие дета­ лей и их деформацию (во время нагрева и осадки); при сварке оплав­ лением — плавное сближение деталей по определенному закону (во время оплавления) и быстрое сближение, деформацию деталей (при осадке). При использовании прерывистого подогрева сопротивлением

имеют комбинированный механизм сжатия — кулачковый при оп­ лавлении и пневматический, пневмогидравлический при осадке.

В некоторых мощных машинах для сварки с предварительным подогревом применяют винтовой механизм перемещения подвиж­ ного зажима с электродвигательным приводом (рис. 5.41, б). Винт /, соединенный с подвижным зажимом <9 приобретает поступательное движение при вращении гайки 2, которая через червячную пару 5, 7 связана с электродвигателем. При перемещении винта гайка упи­ рается в подпятник 4. Осевое усилие передается через втулку 5 на пружинящие кольца динамометра 6. Усилие осадки ограничивается сжатием динамометра — при заданном его укорочении конечный вы­ ключатель отключает электродвигатель. Для получения резкого увеличения,скорости при переходе от оплавления к осадке применяют двухскоростные электродвигатели или два электродвигателя с само­ стоятельными передачами. Применение электродвигателя постоянного тока облегчает программное регулирование скорости оплавления. Максимальное усилие осадки в машинах с таким приводом состав­ ляет 200 кН.

Пневматические механизмы сжатия — быстродействующие; их используют главным образом при осадке, так как они не обеспечи­ вают необходимой плавности и стабильности перемещения зажима

впроцессе оплавления. Наряду с использованием пневмоцилиндров

втаких механизмах, применяют диафрагменные камеры (см. рис. 5.28). Гидравлический механизм подачи широко применяют в машинах

средней и большой мощности. Он надежен в работе, обеспечивает широкие пределы регулирования скорости подачи и развивает прак­ тически любые усилия осадки (3000 кН и более).

В машинах с гидравлическим механизмом скорость перемещения подвижного зажима изменяется либо регулированием проходного сечения дросселя, через который протекает масло из одной полости гидроцилиндра в другую, либо следящим золотниковым устройст­ вом.

Дроссель управляется механически с помощью тяги, связанной с подвижным зажимом, или электромеханическим устройством.

Существенный недостаток гидравлического механизма сжатия

сдросселем — зависимость закона перемещения зажима от давления

вгидросистеме и вязкости рабочей жидкости. С целью стабилизации закона перемещения зажима используют следящее золотниковое устройство (рис. 5.42, а). Следящий золотник установлен на подвиж­ ном зажиме и состоит из корпуса 3 и штока 2. В корпусе золотника имеется пять цилиндрических выточек, соединенных с гидросистемой

машины. В нейтральном положении шток перекрывает выточки А и Б, и доступ масла в полости гидроцилиндра 1 перемещения закрыт. Если шток золотника переместить влево, то масло от насоса 8 через гидравлический клапан 7, разгрузочный клапан б, золотник и гидра­ влический клапан 4 будет поступать в правую полость гидроцилин­ дра, а левая полость через гидравлический клапан 5 и золотник со­ единится со сливом. При этом подвижный зажим вместе с корпусом золотника переместится влево. Движение прекратится, когда шток

5

Уев Аб,1б

а — гидравлический со следящим золотни­ ком; б — гидравлический с вибратором для импульсного оплавления (ПНО — от привода непрерывного оплавления; С — слив; Н — нагнетание); о — пневматиче­

Вский с гидротормозом

займет нейтральное положение и снова перекроет выточки А и Б. При непрерывном перемещении штока подвижный зажим машины повторяет все его движения, и поэтому скорость сближения деталей равна скорости перемещения штока.

Управление перемещением штока золотника осуществляется ма­ ломощным электроприводом. Гидравлический механизм сжатия со следящим золотниковым устройством работает в широком диапазоне скоростей перемещения и позволяет легко осуществлять программи­ рование и автоматическое управление процессом оплавления.

Скорость осадки определяется пропускной способностью клапа­ нов и соединительных трубопроводов, а также производительностью насоса. В мощных машинах при осадке для увеличения ее скорости масло подается из специального гидроаккумулятора.

В машинах, предназначенных для импульсного оплавления, ги­ дравлический механизм сжатия содержит устройства, обеспечиваю­ щие получение колебательных движений подвижного зажима при оплавлении. В ряде машин для этой цели используют золотниковый вибратор (рис. 5.42, б). Золотник 1 вибратора приводится во враще­ ние от электродвигателя 2 постоянного тока через редуктор 3 и попе­ ременно подает порции масла в рабочие полости гидроцилиндра 4 перемещения. Амплитуда вибрации А в настраивается дросселем 5. Частота вибрации fu регулируется изменением скорости вращения электродви гателя .

В ряде машин использован комбинированный механизм сжатия— пневматический с гидротормозом (рис. 5.42, в). Пневматический 3 и гидравлический 2 цилиндры расположены на одной оси и связаны общим штоком /, который крепится к подвижному зажиму сварочной машины. При оплавлении включается пневматический клапан 4 и гидравлический клапан 5. Воздух поступает в правую полость пнев­

моцилиндра, а масло перетекает из левой полости гидроцилиндра в правую через клапан 5 и дроссель 6Укоторый регулирует скорость перетекания масла и определяет скорость перемещения подвижного

к деталям от источника тока и исключают проскальзывание деталей при осадке. Применяют два способа установки деталей в зажимах: с упорами и без упоров. Без упоров сваривают длинные детали (по­ лосы, рельсы, трубы и др.). В этом случае применяют большие дав­ ления зажатия, так как усилие осадки передается на детали силами трения, развиваемыми между деталями и губками. При сварке с упо­ рами усилие осадки передается на детали главным образом упорами, и токоподводящие губки значительно разгружаются. Конструкции зажимов очень разнообразны и определяются формой и размерами свариваемых деталей, необходимым усилием зажатия и характером производства.

На машинах малой и средней мощности применяют эксцентрико­ вые винтовые или рычажные с ручным приводом и пневматические зажимные механизмы; на машинах средней и большой мощности — пневмогидравлические, гидравлические и зажимы с электроприводом.

В пневматическом зажимном механизме (рис. 5.43, а) усилие от пневмоцилиндра 1 через шток 2 и рычаг 3, который вращается во­ круг оси 4, передается на деталь 5. Усилие зажатия определяется давлением воздуха в пневмоцилиндрах, конструкцией рычагов и не зависит от размера деталей. Усилие зажатия пневматических зажи­ мов составляет 20—100 кН.

На рис. 5.43, б приведен безнасосный пневмогидравлический за­ жимной механизм машин типа МСЛ и МСГА. Верхний зажим 8 под­ нимается и опускается при помощи сжатого воздуха, подаваемого в камеры 6 и 5 пневмоцилиндра. При поступлении воздуха в камеру 5 зажим 8 опускается и предварительно зажимает деталь. Затем воздух подается в камеру 1 второго цилиндра. Шток 3 перекрывает доступ масла из бачка 4 и создает большое давление масла в камерах 2 и 7, необходимое для окончательного зажатия деталей.

Гидравлические зажимные механизмы применяют в машинах с ги­ дравлическим механизмом подачи. Они отличаются относительной простотой конструкции и имеют меньшие размеры. Иногда для умень­ шения диаметра цилиндров зажатия применяют сдвоенные цилиндры (тандем-цилиндры). Для машин с усилием зажатия 100—500 кН масло подается в цилиндры зажатия непосредственно от гидронасоса машины под давлением 7—10 МПа. Для машин с усилием зажатия 1000—4000 кН и выше давление в цилиндрах зажатия повышается до 40—60 МПа. Для этого используют либо специальные насосы, либо мультипликаторы давления.

3 4 5

6)

Рис. 5.43. Зажимные механизмы машин стыковой сварки:

а — рычажный пневматический; 6 — пневмогидравлический; в — рычажный с гидропри­ водом клещевого типа; г — с электроприводом

Наряду с гидравлическими зажимными механизмами прямого действия с целью увеличения усилия зажатия применяют рычажные гидравлические механизмы. Например, рычажный гидравлический зажимной механизм использован в передвижных машинах для сварки рельсов (рис. 5.43, в). Зажимные губки У выполненные по профилю рельсов, крепятся в пазах щек 2 и 7 коробчатого сечения. Щеки шар­ нирно соединены между собой в замке центральным штоком 5, обра­ зуя клещевой зажим с приводом от гидроцилиндра 4 через серьгу 6 и рычаги 5. Усилие зажатия резко возрастает с уменьшением угла излома а

I и 1У— расстояния соответственно от оси центрального штока до осей рычагов и до оси губок. Такие зажимные механизмы позволяют полу­ чать значительные усилия зажатия (1500 кН и более) при сравнитель­ но малых размерах.

В мощных машинах иногда применяют винтовые зажимные меха­ низмы с электроприводом (рис. 5.43, г). Верхний зажим 1 укреплен в ползуне, перемещаемом винтом 9 в направляющих 10. Винт дви­ жется поступательно при вращении червячным колесом 4 гайки 2, скользящей по шпонке 3. При вращении червяка 8 электродвигате­ лем 7 винт опускает губку до упора в зажимаемую деталь. Дальней­ шее вращение электродвигателя приводит к свертыванию гайки 2 с неподвижного винта. Она нажимает через подпятник 5 на пружин-