Записка
.pdf
маси в контур - особливо при зварюванні замкнутих коробів і обичайок,
збільшенні розмірів вторинного контуру за рахунок опускання консолі або зміни вильоту плечей зварювальних кліщів. Частково дозволяє поправити ситуацію багатопрограмні контролери контактного зварювання, проте в доброї третини випадків програма виявляється усередненої за параметрами для групи точок. Тобто режим витримується тільки приблизно на половині зварюються точок, а на інших йде з граничними відхиленнями - звідси і скорочення ресурсу електродів, виплески, порушення нормального зовнішнього вигляду точок, зайві вм'ятини та інші "неприємності".
Кожному вирішувати самому, однак із здешевленням електронних компонентів інверторної техніка контактного зварювання стає все доступнішим у порівнянні з машинами традиційної конструкції. Це не тільки зниження навантажень на мережу, але й ефективний засіб регулювання процесу з використанням даних про фактичну силі струму при зварюванні - і як результат значне зниження впливу майже всіх зазначених негативних ефектів.
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
37 |
|
2КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ
2.1Обладнання для контактного зварювання
На підприємствах України експлуатується широка номенклатура
обладнання для електричного контактного зварювання. Це обладнання
можна класифікувати:
за типом з'єднання під час зварювання (машини точкові,
рельєфні,
шовні та стикові);
конструктивними особливостями - стаціонарні та підвісні радіального та пресового типу, з окремими або вмонтованими трансформаторами;
джерелом живлення - змінного струму (однофазні),
низькочастотні та постійного струму (трифазні) і конденсаторні;
типом зусилля стиснення деталей - з постійним чи змінним зусиллям;
технічними вимогами, що нормуються - групи А (підвищена стабільність параметрів), групи Б (нормальна стабільність параметрів);
призначенням - універсальні та спеціалізовані;
ступенем автоматизації - автоматичні, напівавтоматичні, та неавтоматичні;
конструкцією приводу подавання та стиснення деталей -
пружинного, важільного, пневматичного, гідравлічного,
електромеханічного та комбінованого типів;
конструкцією затискуючих пристроїв стикових машин -
ексцентрикового, гвинтового, важільного, пневматичного,
гідравлічного, електромеханічного та комбінованого типів.
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
38 |
|
Машини універсального призначення відповідають вимогам ГОСТ
297-80 та ІС0669-81 (аналогічних власних стандартів Україна поки не має).
Такі машини використовують для зварювання різноманітних металів та деталей різної форми у широкому діапазоні товщин; вони мають більш глибоке регулювання зусилля стиснення, зварювального струму та стабілізацію параметрів режиму.
Спеціальні машини призначаються для зварювання конкретних груп деталей та вузлів. Тому конструкції таких машин залежать від характеристик деталей та виду зварювання.
Універсальні машини точкового, рельєфного та шовного зварювання характеризують наступні параметри: діапазони вторинних струмів та зусиль стискання, номінальне значення тривалого вторинного струму, величини вильотів і розхилів електродів та хоботів і найбільша тривалість протікання зварювального струму.
У машинах зі змінним зусиллям стискання регламентується найбільше зусилля; вертикальне та обопільне зміщення електродів - у точкових та шовних машинах. У рельєфних машинах регламентується допуск паралельності контактних поверхонь електродних плит. Для шовних машин вказують діапазон регулювання лінійної швидкості обертання ролнків-
елекгродів.
У стикових машинах ставляться конкретні вимоги до величин
(номінальних, найменших та найбільших) зусилля стиснення, осаджування і відстані між губками.
Для машин змінного, постійного струму та низькочастотних обумовлюються найбільша потужність короткого замикання та потужність для конденсаторних машин — тривала потужність за цикл роботи.
Машини виготовляються на напругу промислової мережі 380 В та частоту 50 Гц. За індивідуальним замовленням машини виготовляють на
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
39 |
|
номінальну напругу 220 В (50 Гц) при найбільшій потужності короткого замикання до 60 кВ А.
Крім того, до контактних машин ставляться і такі вимоги, як максимальна швидкість спрацьовування та мала інерційність приводів,
інтенсивне охолодження елементів, що підігріваються; безпека роботи;
маневреність елементів вторинного контуру для зварювання виробів різної форми без складного переналагодження; надійний захист контактних поверхонь деталей, що труться, від налипання бризок металу, води та пилу.
Особливістю роботи машини контактного зварювання є переривчастий режим їх роботи, під час якого постійно чергуються вмикання та вимикання зварювального струму. Такий режим роботи називають повторно-
короткочасним і характеризують відносною (у процентах) тривалістю вмикання (ТВ).
Система позначення універсальних машин згідно з ГОСТ 297-80 дає змогу визначити їх тип та значення головних технологічних параметрів.
Перша буква означає призначення обладнання: М - машина, П - прес; друга буква - вид зварювання: Т - точкове, Р - рельєфне, Ш - шовне та С - стикове;
третя буква - джерело живлення: В - з випрямленням струму у вторинному контурі, Н - низькочастотні і К - конденсаторні.
Наприклад, МТ, МР, МШ і МС - машини точкового, рельєфного,
шовного та стикового зварювання.
У машинах змінного струму третя буква означає або конструктивні особливості (П - підвісні, Р - радіального типу, М - багатоточкові), або уточнює спосіб зварювання (С - для стикового зварювання опором, О - для зварювання оплавленням). Наприклад, М'ГП і МТР - машини точкового зварювання змінним струмом, відповідно підвісні та радіального типу, МСО
- машина стикового зварювання оплавленням. Іноді вводять четверту букву,
щоб визначити додаткові конструктивні особливості. Наприклад, МТВР -
машина точкового зварювання з випрямленням струму у вторинному
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
40
контурі, яка має радіальний хід верхнього електрода; МТВП - машина точкового зварювання з випрямленням струму, підвісна.
Повне позначення однієї з машин МТВР-4001У4, А, 380 В, 50 Гц за ГОСТ 297-80 розшифруємо так: перші дві-три цифри визначають найбільший струм короткого замикання в кілоамперах (40 кА), інші дві -
номер моделі (01). Далі йде кліматичне виконання та категорія розташування (У4 згідно з ГОСТ 15150-69 і ГОСТ 15543-70). Група машин залежно від технічних вимог А - з підвищеною стабільністю параметрів,
напруга мережі живлення (380 В), частота мережі (50 Гц) та технічні вимоги до машини згідно з ГОСТ 297-80. У стикових машинах для зварювання з оплавленням перші дві цифри позначення характеризують зусилля осаджування у кілоньютонах.
Наприклад, МСО-ЗОІ - машина з зусиллям осаджування 30 кН (3 т).
Деякі_ машини для точкового та рельєфного зварювання (виробник з-д
"Злектрик", м. С.-Петербург) залежно від комплектування позначаються МТ-3001, МТ-3001-1, МР-4020 або МР-4020-1. Машини МТ-3001 і МР-4020
укомплектовані регуляторами циклу зварювання на базі мікроЕОМ типу РКМ, машини МТ-3001-1 і МР-4020-1 - відповідно регуляторами типу РВИ на інтегральних схемах.
Машини, що розроблені в ІСЗ ім. Є. О. Патона, визначаються літерою
"К" з номером проекту, наприклад, К-355, К-617 та ін. На машини, шо вироблялись раніше згідно з ГОСТ 297-73, позначення були іншими. Букви характеризують особливості конструкції механізмів стиснення та подавання або електричної частини. Наприклад, МТП - машина точкова з пневматичним механізмом стиснення; МСГ та МСМ - машини стикового зварювання з гідравлічним та моторним механізмом подавання. Цифри означають номінальну потужність у кіловольтамперах або номінальну величину зварювального струму у кілоамперах. Наприклад, МТПТ-600 -
машина точкового зварювання з пневматичним механізмом стиснення,
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
41
трифазна, потужністю 600 кВА або МТ-1223 - машина точкова з номінальним зварювальним струмом (на передостанньому ступені) 12 кА.
Раціональні галузі використання машин контактного зварювання
наведені у табл. 2.1.
Таб.2.1 - Раціональні галузі використання машин контактного
зварювання [8]
Машини |
|
Галузі використання |
|
зварювальні |
|
|
|
|
|
|
|
Одноточкові з підведенням струму з двох |
|
Зварювання різноманітного прокату з |
|
боків деталей |
|
чорних та кольорових металів завтовшки 6 - |
|
|
|
1 0 мм, а також каркасів діаметром |
|
|
|
стрижнів до 2 0 - 2 4 мм |
|
Двоточкові з підведенням струму з двох |
|
Зварювання крупногабаритних вузлів з |
|
боків деталей |
|
підвищеною товщиною заготовок (до 5 мм), |
|
|
|
а також листових конструкцій завтовшки |
|
|
|
3 мм |
|
Багатоточкові з підведенням струму з одного |
|
Зварювання хрестоподібних конструкцій із |
|
боку деталі |
|
арматурних стрижнів і дротів |
|
Рельєфного зварювання |
|
Зварювання деталей із вуглецевих сталей, |
|
|
|
титанових сплавів, легованих сталей і |
|
|
|
сплавів (завтовшки 0,2-3,0 мм), а також |
|
|
|
деталей з різницею в товщині > 1 : 3 |
|
Шовного зварювання |
|
Зварювання сталей та кольорових металів і |
|
|
|
сплавів завтовшки до 3,0 мм |
|
Стикового зварювання опором |
|
Зварювання деталей із низьковуглецевих |
|
|
|
сталей, з перерізом до 2 0 0 - 3 0 0 мм2, міді |
|
|
|
та алюмінію з перерізом до 100 мм2, труб |
|
|
|
діаметром до 40 мм (в газовому середовищі), |
|
|
|
дроту діаметром до 6 - 8 мм |
|
Стикового зварювання з безперервним |
|
Зварювання стрижнів, рейок, |
|
оплавленням |
|
товстостінних труб з площею поперечного |
|
|
|
перерізу до 3000 мм2, профільного та |
|
|
|
листового прокату з площею перерізу до |
|
|
|
6000 мм2 |
|
Стикового зварювання з безперервним |
|
Зварювання профільного прокату, рейок, |
|
оплавленням та з попереднім підігріванням |
|
труб з площею поперечного перерізу 5 0 0 - 1 |
|
|
|
0 000 мм2 |
|
Стикового зварювання з безперервним |
|
Зварювання заготовок з площею поперечного |
|
оплавленням з програмним регулюванням |
|
перерізу 5 0 0 0 - 4 0 000 мм2 |
|
напруги зварювання та швидкості подавання |
|
|
|
рухомого затискача |
|
|
|
Стикового зварювання імпульсним |
|
Зварювання сталевих деталей з площею |
|
оплавленням |
|
перерізу до 200 000 мм2 і більше |
|
|
|
|
|
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
42 |
|
Апарати керування
Головним призначенням апаратури керування щодо машин контактного зварювання є відображення у реальному часі відповідної програми (циклограми процесу) шляхом подавання (у аналоговій чи у дискретній формі) керуючих сигналів до функціональних вузлів, які управляють приводами та контакторами зварювальних машин.
До циклограми регуляторів, окрім програм зварювання, можуть бути додані елементи керування допоміжними операціями (переміщення,
штампування, зачистки електродів і т. ін.), що забезпечує комплексну механізацію виробничого процесу, контроль якості зварних з'єднань або діагностування стану зварювального обладнання та зварних з'єднань.
Регулятори циклу зварювання
Регулятори призначаються для управління циклом зварювання контактних машин через функціональну апаратуру: електропневмоклапани,
контактори, реле приводів обертання роликів (безперервне або крокове обертання) чи переміщення контактних плит і т. ін.
Залежно від технологічних вимог (обраних циклограм роботи машин)
використовуються однопрограмні або багатопрограмні регулятори часу.
Регулятори звичайно мають 4-9 позицій регулювання.
Регулятори сучасних конструкцій працюють за аналоговим чи дискретно-цифровим принципами.
В однопрограмних регуляторах число позицій та послідовність їх виконання (порядок дії механізмів) завжди залишаються без змін. Вони забезпечують незалежність регулювань тривалості витримки окремих позицій.
У багатопрограмних регуляторах є можливість (при відповідному налагодженні) використовувати зварювальні цикли з різними варіантами зміни
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
43
зусилля на електродах або форми імпульсів зварювального струму. Порядок слідування інтервалів та їх чисельність можуть змінюватись залежно від визначеної програми. При цьому окремі позиції можуть бути вимкнені.
Звичайно в таких регуляторах є декілька паралельних гілок керування, які запускаються від однієї команди.
Будь-який регулятор складається з N комірок відповідно до числа позицій, кожна з яких призначена для регулювання тривалості однієї операції, а в кінці її виробляються сигнали на ввімкнення наступної операції. Суттєва продуктивність сучасних контактних машин вимагає передавання команд за допомогою швидкодіючих безконтактних елементів.
Контактори
Ввімкнення та вимкнення з мережі живлення контактних машин здійснюють спеціальні пристрої - контактори. Залежно від призначення машини, потрібної надійності і якості зварних з'єднань використовують електромагнітні чи вентильні (тиристорні, ігнітронні) контактори.
Електромагнітні контактори звичайно використовуються в машинах стикового зварювання.
В сучасних зварювальних машинах інших способів контактного зварювання найчастіше використовуються тиристорні контактори. В деяких машинах великої потужності ще використовуються ігнітронні контактори,
в ланцюгах підпалювання котрих установлюють тиристори.
Вітчизняна промисловість виготовляє тиристорні контактори типу КТ,
які відрізняються величиною номінального струму і параметрами елементів,
що до них входять. Всі ці контактори мають імпульсне керування і працюють тільки з регуляторами, що мають фазоімпульсні вихідні пристрої і забезпечують фазове регулювання і синхронне ввімкнення струму.
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
44 |
|
Вибір тиристорів для контакторів виконується з урахуванням потужності навантаження та напруги мережі живлення, виходячи з припущення, що тривалість ввімкнення (ТВ) завжди 100 %.
Діюче значення первинного струму машини (І)д) пов'язане з середнім значенням номінального струму (Ісср) тиристора, за яким він маркується:
Внаслідок малої теплоємності тиристори і симистори чутливі до перегрівання. Тому контактори мають водяне охолодження (окрім контакторів КТ-05, КТ-07 і КТ-09) і контрольні пристрої, які обмежують зростання температури вище 60 °С, а також варистор для захисту від можливих перенапружень.
Блокування зварювальної машини при перевантаженнях в контакторах відбувається гідравлічними струменевими реле типу РГС або термодатчиками типу ДРТ-60 чи ДРТ-Б-60.
Тиристорними контакторами комплектуються переважна більшість машин точкового, рельєфного шовного зварювання завдяки простоті їх схем ввімкнення до мережі живлення, малим значенням струму керування тиристорами, можливостям здійснення фазового регулювання діючого значення зварювального струму та відсутності механічних частин в їх складі і т. ін.
Конструктивно тиристорний контактор виконаний таким чином. У
лівій частині несучої панелі розташовані силові тиристори, у правій – елементи керування, захисту і індикації повнофазного режиму, а також рознім для ввімкнення підключення регулятора зварювання.
Трансформатори контактних машин
Трансформатори контактних машин використовують для відокремлення зварювальної мережі від силової, зниження напруги мережі до потрібної для зварювання, а також для отримання зварювального струму необхідної сили.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
45
Означення типів зварювальних трансформаторів включають в себе літерну та цифрову частини. Літерна частина відображає вид трансформатора, кількість фаз, рід та частоту струму чи конструктивні особливості. Цифрова частина означає енергетичні характеристики:
значення вторинного номінального струму / 2 н , кА, вторинної напруги холостого ходу на номінальному ступені регулювання і / 2 н , В, або тільки номінальне значення тривалого вторинного струму, кА, і реєстраційний номер, або номінальну потужність при ТВ = 50 %. Далі у цифровій частині вказується номер модифікації трансформатора або особливості його виконання (з обмотками, залитими епоксидним компаундом — ЕП(К)) та вид виконання і категорія розміщення.
Наприклад, трансформатори, що виготовляє Хмельницький завод
"Укрелектроапарат", позначаються наступним чином: ТВК-75УХЛ4, де Т -
трансформатор, В - з водяним охолодженням, К - для контактного зварювання, 75 - номінальна потужність, кВ А, при ТВ = 50 %, УХЛ4 – вид кліматичного виконання та категорія розміщення згідно з вимогами ГОСТ
15150-69 та ГОСТ 15543-70. Інші трансформатори: ТК-32.08-2 ЕП(К), Т -
трансформатор, К - контактний, 32 - номінальний вторинний струм, кА, 08 - номінальна вторинна напруга, В, 2 - номер модифікації, ЕП(К) – блок обмоток залито епоксидним компаундом; ТНЧ-69,09, Т - трансформатор,
НЧ - низької частоти, 69 - величина максимального зварювального струму,
кА, 09 - напруга вторинна номінальна, В; ТКПА-8.08-4, Т - трансформатор,
К - контактний, ГІ - підвісний, А - матеріал вторинного витка алюмінію, а
далі так, як у першому прикладі; ТТ-63.05-ЕП, ТТ – трансформатор трифазний; КН-80.164, К - трансформатор контактний, Н - низької частоти;
ТВТ-40.04, Т - трансформатор, В - з випрямленням струму, Т - трифазний і далі, як у першому прикладі.
Структура позначення трансформаторів нової серії ТК-301, ТК-302,
ТК-401, ТК-501 є такою: ТК-301УХЛ4, Т - трансформатор, К — контактний,
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
46