Принципы выбора машин для контактной сварки

Для получения неразъемных соединений деталей и узлов толщиной 0,8…3 мм из различных металлов применяют универсальные машины для точечной сварки. Основные характеристики некоторых сварочных машин по контактной сварке можно увидеть на http://kronde.ru/svarka/.

В соответствии с ГОСТ 297-85 первая и вторая буквы в обозначении марок технологического оборудования обозначают название оборудования (например, «МТ» - машина для точечной сварки), третья буква определяет род сварочного тока, кроме переменного тока («В» - машина постоянного тока, «Н» - низкочастотная, «К» - конденсаторная), четвертая буква - тип сварочной машины («Р» - радиальная); две первые цифры указывают на наибольший вторичный ток машины в режиме короткого замыкания, а две последние — вариант модели или исполнения.

Сварочную машину выбирают путем сопоставления конструкторско- технологических характеристик деталей и технико-экономических условий выполнения сварки с параметрами машины.

Конструкционно-технологическая характеристика деталей

От марки материала и толщины деталей зависят основные процессы точечной сварки. По удельному электрическому сопротивлению  определяют величину сварочного тока ; по теплопроводности  - длительность протекания сварочного тока ; по сопротивлению деформации  при температуре  - сварочное усилие - .

Дополнительная характеристика свариваемого металла - среднее электрическое сопротивление зоны сварки  (сопротивление участка «электрод-электрод») при – в основном зависит от удельного электрического сопротивления, толщины металла (табл. 1), а также диаметра литого ядра точки . В случае сварки деталей неравной толщины ( выбирается по тонкой детали) значения  значительно больше.

Таблица 1

При выборе машины следует учитывать ферромагнитные характеристики свариваемых деталей и приспособлений, зависящие от магнитных свойств и толщины металла, а также — от формы деталей, находящихся при сварке в магнитном поле вторичного контура машины. При перемещении ферромагнитной массы деталей во вторичном контуре машин переменного тока изменяется величина тока.

Размеры и форма деталей характеризуются в основном расстоянием  от свободного торца деталей до наиболее удаленного места сварки и геометрическими параметрами сечений свободного пространства: наибольшим () и наименьшим () диаметрами и высотой  в полости деталей для подхода электродов и нижней консоли сварочной машины.

Требования к соединениям, влияющие на выбор машины, включают в себя число допустимых дефектов, которое определяется категорией сварного соединения по отраслевой технологической документации и специальными требованиями к точности формы сварного узла. Допустимые дефекты нормируются в зависимости от категории (I, II, III) ответственности сварного соединения по отраслевой технологической документации. В рекомендациях по выбору сварочного оборудования указаны группы машин по ГОСТ 297-95, на которых могут выполняться те или иные категории сварных соединений.

Сварочные машины

По току машины разделяют на две группы: прерывистого (переменного) и непрерывного тока. К последним относятся машины постоянного тока, низкочастотные и конденсаторы. В машинах первой группы сварка осуществляется несколькими импульсами тока, характер которого задается фазовым регулированием. Машины второй группы используют один импульс непрерывного тока с относительно небольшими пульсациями амплитуды. Процесс сварки в этом случае отличается высокой стабильностью по отношению к различным возмущениям. В соответствии с ГОСТ 297-95 для сварки ответственных конструкций применяют машины группы А с повышенной стабильностью параметров. Технологические параметры машин определяются характеристиками источника тока (формой тока и возможностью его регулировки) и привода сжатия электродов, а также размерами рабочего пространства.

Машину для сварки конкретных деталей (известны  и ) выбирают по ее нагрузочной характеристике (НХ) (рис. 1). В зависимости от величины полного сопротивления машины ее НХ может быть пологой — жесткой ( мкОм), падающей - полужесткой  мкОм) и крутопадающей - мягкой ( мкОм). При сварке одного и того же металла (известно ) на машинах с разными НХ степень уменьшения тока к.з. () будет разной. Наибольшее снижение тока имеет место на машине с крутопадающей НХ, наименьшее - с пологой НХ. Наклон НХ можно изменять в некоторых пределах: он уменьшается у машин переменного тока при увеличении размеров рабочего пространства (вылет электродов и раствора консолей) и угла включения силовых транзисторов; у машин постоянного тока и низкочастотных - при длительности его нарастания от нуля до установившегося значения; у конденсаторных машин - при уменьшении длительности импульса тока.

Рис. 1. Нагрузочные характеристики машин:

1 – МТ-2102,  мкОм; 2 – М Т-4019,  мкОм; 3 – МТВ-4002,  мкОм

Длительность протекания сварочного тока на машинах переменного и постоянного тока практически неограниченна. У низкочастотных и конденсаторных машин 4 с

В машинах для точечной сварки используются два вида усилия сжатия электродов: постоянное и переменное с последующим приложением повышенного ковочного усилия . Момент приложения  регулируется относительно начала (конца) импульса сварочного тока. Переменное усилие применяют при сварке металлов, склонных к образованию дефектов усадочного характера, — для предупреждения этих дефектов.

Характеристикой привода сжатия электродов машины является его быстродействие и диапазон регулирования . Наименьшее значение  определяет минимальную толщину металла, которую может обеспечить данная машина. Для большинства машин  даН. Быстродействие привода определяется суммарной длительностью переходных процессов: временем от подачи команды до полного установления  и временем снятия усилия. Эти величины зависят от рабочего расстояния между электродами, конструктивных особенностей и объема камер пневмопривода, давления воздуха в них. Общая длительность переходных процессов в среднем составляет 0,2…0,3 с.

Возможность сварки узлов тех или иных форм и размеров зависит от рабочего пространства машины: вылета электродов, раствора консолей, возможности их регулирования, а также сечения нижней консоли по длине вылета. Существенное влияние на возможности сварки оказывает вид траектории движения верхнего электрода: вертикальный (машины прессового типа) и по дуге окружности (машины радиального типа). Последние удобны для сварки конструкций в труднодоступных местах.

В паспорте сварочной машины указывается максимальная электрическая мощность при наибольшем вторичном токе . При  фактическая мощность уменьшается в  раз. Расход охлаждающей воды дается для номинального длительного вторичного тока . Снижение длительного вторичного тока до величины  в связи с уменьшением вторичного тока  до  или замедление темпа сварки () позволяет сократить расход воды примерно в  раз. При уменьшении кратковременной производительности машины, указанной в паспорте, расход воздуха также можно снизить.

Машины постоянного тока и низкочастотные обладают наибольшей технологической универсальностью и рекомендуются при сварке деталей малой и неравной толщины (при толщине тонкой детали менее 0,8 мм); деталей с уменьшенной нахлесткой, из ферромагнитных материалов и легких сплавов; в случае пониженного  (при использовании фигурных электродов); в условиях повышенного износа рабочей поверхности электродов (например, при сварке металлов с покрытиями).

Машины переменного тока не рекомендуется применять для сварки деталей переменной толщины, например клина. Конденсаторные машины в основном используют при сварке алюминиевых сплавов (кроме сплава АМг6), а также мягких сталей и титановых сплавов при толщине деталей 1,2 мм.

Оптимальный выбор оборудования для точечной сварки позволяет повысить качество соединений, производительность процесса и снизить трудоемкость изготовления конструкций.