Технология и оборудование контактной сварки

 Технология сборки и сварки  осуществляется следующим образом:

1. Закрепить профили на пластине  300 х 1500 мм, при помощи зажимов;

2. Установить заготовку на поддерживающее  и направляющее устройство для  точечной сварки панелей;

3. Произвести сварку сварных швов от середины заготовки к краю;

4. Развернуть заготовку на 180°  и повторить пункт 3.

5. Снять изделие с приспособления;

6. Проконтролировать качество сварного соединения внешним осмотром.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет режимов сварки

 

По методике приведённой в [1, стр.21] рассчитаем режим необходимый для сварки конструкции из листовой стали 12Х18Н10Т. Определим силу сварочного тока, учитывая следующие параметры режима:

1. I св - сварочный ток, кА                       

2. t св - время сварки, с                              

3. Fсв - сварочное усилие, кН                   

4. tп - время паузы, с                              

5. усеченный  конус - форма контактной поверхности  электрода.

Циклограмма сварки представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Циклограмма сварочного процесса

Рассчитаем эти параметры для заданной толщины d=1,5 мм, диаметр рабочей поверхности электрода – 7 мм [2, стр.104, табл.3.6]:

 

Время сварки, с

,    (5.1)

где δ – толщина металла

с

Принимаем tсв = 0,3 с. (Сверено для режима А с [2, стр.104, табл.3.6])

 

Время цикла, с

,    (5.2)

где tсв - время сварки;

tсж - время сжатия;

tпр - время проковки;

tп - время паузы.

с

Сварочное усилие, даН

,    (5.3)

где δ – толщина металла, мм

 даН

При сварке коррозионностойких жаропрочных сталей усилие сжатия увеличивают в 1,5-2 раза по сравнению со сваркой низкоуглеродистых сталей [1, стр.90]

Принимаем Fсв = 600 даН (Согласно рекомендациям [1, стр.91, табл.7]):

В качестве электродного материала берем никель-бериллиевую бронзу БрНБТ, предназначенную для сварки жаропрочных коррозионно-стойких сталей.

 

Таблица 5 -Теплофизические свойства электродного материала:

Наименование параметра	Значение	Обозн.
Средняя теплоемкость, кДж/(кг×0С)	0,45	Сэм
Плотность, кг/м3	8900	γэм
Температуропроводность, м2/с	8,96∙10-5	аэ.м

 

Сопротивление места сварки в конце нагрева рассчитываем при условии:

dэ=dя=dк.кон,  

 (5.4)

где dк.кон – диаметр контакта к концу сварки

Кн = 0,85 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева пластин

Ад – коэффициент сопротивления детали (dэ/ δ = 7/1,5 = 4,67; по кривой, приведенной в [2, стр.16, рис.11 (б)]:

мкОм

Расчет тепловых затрат по формулам:

, кДж (5.5)

где Q1 - теплота, расходующаяся на нагрев металла в зоне сварки.

Q2- потери, вследствие теплопроводности в окружающий металл

Q3 - потери, вследствие теплопроводности в электроды.

, кДж (5.6)

где с – теплоемкость металла

Тпл – температура плавления, °С

кДж

 

, кДж (5.7)

где с – теплоемкость материала, кДж/(кг×0К);

К1 - учитывает неравномерность распределения температуры по ширине кольца;

γ – плотность материала, кг/м3

кДж

, кДж (5.8)

где К2 - коэффициент, учитывающий форму электродов (при коническом электроде - К2 = 1,5)

γэм – плотность электродного материала, кг/м3

кДж

кДж

 

Силу сварочного тока (действующее значение) рассчитываем по закону Джоуля-Ленца:

, кА (5.9)

где Кис- коэффициент, учитывающий изменение сопротивления во время сварки (для коррозионно-стойких и жаропрочных сталей Кис = 1,1-1,2)

кА

Сравнивая полученные значения с табличными [2, стр.104, табл.3.6.] окончательно принимаем следующие параметры режима сварки:

.

Данный режим является жестким, что обеспечивает высокую производительность, уменьшение деформации, повышение работоспособности изделий при переменных нагрузках, уменьшение расхода электроэнергии, но он требует хорошей подготовки поверхности деталей и качественной сборки.

 

 

 

6 Выбор сварочного оборудования

 

В соответствии с рассчитанным режимом сварки (п.5) выбираем сварочную машину МТ-1616, которая работает от сети с напряжением 380 В, частотой 50 ГЦ.

Сварочные машины характеризуются электрическими и механическими техническими и технологическими параметрами:

1. Электрические - максимальная сила вторичного тока, максимальная мощность, продолжительность включения , номинальное вторичное напряжение и пределы его регулирования (число ступеней), вид нагрузочной характеристики.

2. Механические - номинальное и максимальное усилие.

Технические характеристики МТ-1616 приведены в таблице 6.1

Таблица 6.1 - Технические характеристики точечной машины МТ-1616.

Параметр	МТ-1616
Сила номинальная тока, кА	16
Номинальная мощность, кВА	100
Пределы регулирования вторичного напряжения, В	3-6
Число ступеней регулирования	6
Вылет электродов, мм	500
Раствор, мм	250
Максимальное усилие сжатия, даН	630
Диапазон свариваемых толщин деталей, мм	0,5-5,0
Максимальная производительность, точек/мин	300
Регулятор	РЦС-403
Возможные циклограммы усилия
Габаритные размеры, мм:
Высота	1695
Ширина	460
Длина	1420
Масса, кг	800

 

Контактная сварочная машина МТ-1616 предназначена для точечной сварки переменным током деталей из низкоуглеродистых и нержавеющих сталей, титановых и алюминиевых сплавов, крестообразных соединений стержней арматуры класса А1, В1, А2, В3. Сварочная машина МТ-1616  оснащена надежной пневмоаппаратурой фирмы FESTO, пневмоклапаны которой рассчитаны на 100∙106 циклов, практически на весь срок службы машин. Сварочная машина снабжена бесконтактными регуляторами цикла сварки, синхронными тиристорными прерывателями и сварочными трансформаторами с обмотками, залитыми эпоксидным компаундом, имеет радиальный ход с регулируемым вылетом электродов, двухпоршневый пневмопривод, обеспечивающий дополнительный ход верхнего электрода.

Совершенство этой машины во многом определяются устройством для управления цикла сварки и управления током РЦС-403. Регулятор обеспечивает стабильно высокое качество сварки и позволяет расширить технологические возможности сварочных машин.  Аппаратура управления (АУ) регулирует форму сварочного импульса, а также время его протекания. Она дает команду на включение контактора, который обеспечивает подключение первичной обмотки сварочного трансформатора под напряжением. Во вторичной обмотке формируется импульс сварочного тока. Машина позволяет сваривать материалы с покрытием, в частности оцинкованные стали.

Данная сварочная  машина выбрана в соответствии с тем, что:

- в ней используются простые  устройства для преобразования  электрической энергии сети в  требуемую сварочную;

- возможность получения импульсов  тока, различных по форме и  продолжительности.

 

Конструкция сварочного оборудования

 

1-вторичный (сварочный) контур машины

2-сварочный  трансформатор

3-переключатель  ступеней

4-контактор

5-аппаратура  управления

6-предохранитель

7-выключатель (рубильник)

 

 

Рисунок 6.1 - Принципиальная упрощенная схема однофазной машины для                                      контактной точечной сварки.

Выбор пневматического привода в данной машине обосновывается тем, что:

- он является экологически чистым;

- обеспечивает достаточные усилия;

- позволяет регулировать усилия  в широких пределах;

- имеет высокие динамические  характеристики.

Силовым элементом пневмопривода является трехкамерный пневмоцилиндр. В качестве аппаратуры включения и регулирования сварочного тока применяют тиристорный контактор. Сварочный трансформатор контактной машины включается контактором со стороны первичной обмотки. Это облегчает его работу, т.к. уменьшается коммутированный ток, и не протекает ток холостого хода вне сварки. От четкости работы контактора существенно зависит стабильность нагрева места сварки и качество сварного соединения. Контакторы контактных машин работают в тяжелых условиях вследствие большой частоты включения. Основа контактора - тиристор, который характеризуется долговечностью (до 12000ч), малыми размерами, высоким КПД (падение напряжения на тиристоре 0.5-1.5 В) и высокой надежностью в эксплуатации, его можно устанавливать в различных положениях в пространстве. Тиристор чувствителен к перенапряжению и требует соответствующей защиты. Тиристорные контакторы имеют незначительную теплоемкость и их обычно охлаждают водой, помещая в специальный радиатор. Контакторы устанавливают с импульсным управлением от микропроцессорного регулятора РЦC-403. Его применение целесообразно, т.к.:

- он не имеет подвижных частей;

- имеет высокую производительность (до 300 сварок);

- большой гарантийный срок службы (до 5 лет);

- с синхронным включением возможность  фазовой регулировки в пределах 30-100%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Описание конструкции приспособлений и оснастки

 

При точечной сварке протяженных швов на узлах плоских панелей применяем поддерживающее и направляющее устройство, изображенное на чертеже. Приспособление состоит из подвижной рамы 1, на которой закреплена свариваемая панель. Рама с панелью перемещается по роликам 2 каретки 3 перпендикулярно консолям сварочной машины. Каретка 3 перемещается вдоль консоли машины по роликам 4 стола 5. Таким образом, свариваемая панель может перемещаться как на шаг сварки, так и на другой ряд точек. Чтобы при перемещении панель не терлась о нижний электрод машины, стол 5 после подъема верхнего электрода поднимается вверх с помощью пневмодиафрагменных камер 6. Движение рамы 1 с панелью на шаг сварки может выполняться вручную по разметке, а также автоматически с помощью специальных шаговых устройств. В таких устройствах могут использоваться храповое колесо, обгонная или электромагнитная муфты, зубчатая рейка, колесо и т. п. Работа шагового устройства синхронизируется с работой сварочной машины

Учитывая материал и форму свариваемых деталей, применяем электроды с плоской контактной поверхностью. Материал электродов – никельбериллиевая бронза БрНБТ. Электроды крепятся в электродержателях. Система охлаждения закрытая замкнутая, параллельная (вода подается по трубкам внутрь электродов).

Кроме электродов и электродержателей к оснастке машины относятся консоли. Они являются связующим элементом, который соединяет электродержатели с жестким и гибким элементами вторичного контура. Консоли являются токоведущими элементами и одновременно воспринимают большие сварочные усилия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Контроль качества

Непровары, выплески, несплошности зоны сварки (трещины, раковины), снижение коррозионной стойкости соединений, неблагоприятные изменения структуры металла - основные дефекты сварки - отклонения от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварочных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.

Характеристика основных дефектов и их причины.