Електроди машин для точкового, шовного і рельєфного зварювання

Електродотримачі служать для кріплення електродів, являються струмопровідними і силовими елементами. Виготовлені із міцних, високо електропровідних сплавів міді, вони зазвичай мають контурний отвір для електродів і систему внутрішнього охолодження

Електроди і ролики – служать для підводу до зварювальних деталей

Умови роботи – досить складні і визначаються слідуючими факторами

• високою температурою в контакті електрод – деталь

• значними зусиллями на робочій поверхні які носять ударний характер

• циклічним нагріванням і навантаженнями

• зміною хім. Складу робочої частини що знаходиться в контакті із деталлю що зварюють

Рис 13 зміна діаметра робочої поверхні електрода при зварюванні

в зв’язку з цим до матеріалу електродів висувають особливі вимоги. Метал повинен мати високу тепло і електропровідність, високу жаростійкість і гарячу твердість. Для підвищення опору пластичної деформації, малу схильність до взаємодії з металом деталей 9для підвищення стійкості робочої поверхні до забруднення)

Для виготовлення електродів застосовують сплави Бр, Кд1, МС1, - для зварювання алюмінієвих і магнієвих сплавів. Для зварювання сталей і Ті використовують більш тверді сплави Іді з кремнієм, нікелем і добавками магнію, БрХ, БрХЦр, БрНБТ – дисперсійно твердіючі термооброблені

Основну групу представляють метали для електродних вставок: кіріт, вольфрам, молібден (переваги і недоліки)

Кіріт – порошок із 70 – 80% W, 20 – 30%Сu або 50 – 60% W і 40-45 Сu приміняються також металокерамічні електроди

Рис 13 електроди для точкового зварювання

А – прямий, б – прямий зі зміщеною роб поверхнею, в – здвоєний, г – вигнутий, д прямий (вставка) з фігурним переходом 1 – робоча поверхня, 2 – корпус, 3 – хвостовик, 4 електродотримач, 5 перехідник

Рис 14 форма робочої поверхні роликів:

А – без закруглення, з одностороннім стоком, б – теж ж саме с двостороннім стоком, в – закруглена з двостороннім стоком, г – закруглена без стока.

Конструкції електродів бувають вельми різноманітні. Електроди бувають прямі, фігурні і спеціальні. Форма визначається формою деталі, їх матеріалом і товщиною, розмірами напуску, допустимому до листа зварювання

Робоча поверхня електродів буває плоскою і сферичною:

Плоска – для зварювання сталей і жаростійких сплавів

Сферична – сплавів алюмінію, магнію, латуней, титана.

Хвостовик зазвичай конусної форми, має забезпечувати надійний електричний контакт, герметичність з’єднань і легкість знімання.

Електричні схеми добування різних форм зварювального струму на контактних машинах

Необхідна форма і величина зварювального струму , що протікає через деталь 1 добувається шляхом перетворення і накопичення електричної енергії мережі промислової частоти за допомогою

• Трансформаторів (3, 9)

• Випрямлячів (6)

• накопичувачів енергії (8)

Для підводу зварювального струму до деталей служить вторинний контур 2, що складається з різноманітних елементів струмопроводу.

Перетворювачі (трансформатори, випрямлячі) підключаються до мережі або до накопичувача енергії 8 контактором 5, а необхідна полярність струму в зварювальному трансформаторі забезпечується комутатором поляризації.

Зварювальний трансформатор 3 служить для отримання великих струмів при підвищеній напрузі. Ступінчасте регулювання величини зварювального струму здійснюють шляхом зміни напруги мережі перемикачем ступенів 4. Плавне регулювання здійснюється шляхом зміни моменту ввімкнення вентилів контуру S або випрямляча 6 апаратурою керування 10. Апаратура управління забезпечую також задану послідовність і тривалість всіх або частини операцій зварювального циклу.

По роду живлення, перетворення або накопичення машини можуть бути розбиті на yfcnegys типи

• однофазні, перемінного струму промислової або підвищеної частоти

• постійного струму (з випрямлячем струму в вторинному контурі)

• трьохфазні, низькочастотні з ігнітронним або тиристорним перетворювачем

• з накопиченням енергії ( в конденсаторах, акумуляторах, електромагнітних системах, обертаючих ся масах)

Схема отримання електричного струму в однофазних машинах перемінного струму

(рис2)

має найбільше розповсюдження і здійснюється в точкових , рельєфних, шовних, і стикових машинах. Перевага даної схеми: відносно просте перетворення енергії мережі і широкі можливості в регулюванні тривалості і величини струму, тобто можливість регулювання тривалості і характеру нагрівання і охолодження зони зварювання.

Область застосування такої схеми отримання зварювального струму обмежується

• можливостями ввімкнення машини в трьохфазні мережі (через можливість перекосу фаз)

• вживана потужність із мережі в більшій мірі залежить від повного опору зварювального контуру, в тому числі і площею Sk=LH. (довжина вильоту)

• внаслідок великого індуктивного опору cosφ машини достатньо низький (0,2…0,3 при вильотах L=1,2…1,5 м і 0,4…0,5 при вильотах 0,3…0,5 м)

для підвищення енергетичних показників однофазних машин слід знизити частоту вторинного напруження, однак переріз і маса заліза при цьому як видно із залежності

різко зростає.

Виходячи з вище переліченого слідує що область примінення однофазних машин перемінного струму найбільш раціональна при зварюванні деталей і конструкцій з великим електроопором і розмірами потребуючих великих вильотів.

В машинах постійного струму найбільш широке примінення знайшла схема трьохфазного випрямлення струму в вторинному контурі

(рис 3)

первинні обмотки зварювального трансформатора з’єднані по схемі трикутник вмикають до мережі а по вторинним обмоткам з’єднаним по схемі зірка підключають через вентелі і спільну точку вторинного контуру. Керування машиною здійснюють за допомогою керуючих вентелів які стоять в первинному ланцюгу.

Переваги машин постійного струму рівномірне навантаження фаз, широка можливість регулювання форми і тривалості імпульсу струму, а також отримання багато імпульсного режиму, значно менше вживана потужність (порівняно з машинами перемінного струму) при великих вильотах і при зварюванні деталей з малим питомим опором.

Раціональна область застосування – зварювання деталей з розмірами що потребують великих вильотів і розхилів.

В низькочастотних машинах імпульс зварювального струму отримують шляхом короткочасного ввімкнення випрямляча на первинну обмотку зварювально трансформатора

(рис 4)

Перевага машин: прийнятна технологічна форма імпульсу зварювального струму, рівномірне завантаження трьохфазної мережі, при низькій вживаній потужності (відносно однофазних) і підвищеним коефіцієнтом потужності.

Недоліки: великі розміри і маса трансформаторів, обмежений час ввімкнення (не більше 0,5 с) відсутність можливості швидкої зміни форми імпульсу.

Застосовується при зварюванні великогабаритних конструкцій і шовному зварюванні легких сплавів.

Накопичення енергії під час паузи застосовують в основному при точковому зварюванні. Застосування даного способу дозволяє робити повільне накопичення енергії під час паузи і короткочасне використання її при зварюванні. (наприклад при конденсаторному зварюванні 2,5+2,5 мм можна зварювати при струмі І2 = 80кА і вживаній потужності із мережі Р=75кВА, а на звичайних машинах І2 = 1500кВА, низькочастотних 300…400 кВА

Накопичення енергії в конденсаторах робиться за рахунок зарядки низьковольтних електролітних конденсаторів на максимальну робочу напругу 400 В від мережі перемінного струму через випрямляч (рис 5) При переключенні випрямляча вимикається S конденсатори розряджаються на первинну обмотку трансформатора, створюючи в вторинному короткочасний імпульс зварювального струму.

Основні переваги – точне дозування енергії, отримання великої зварювальної потужності при малому завантаженні мережі, рівномірне завантаження фаз.

Недоліки – відносно крутий фронт наростання імпульсу струму, відсутність можливості регулювання

Область застосування точкове, рельєфне зварювання чорних та кольорових металів, зварювання деталей із легких металів до 2,5 мм при вильоті 4,5 мм ударно стикове зварювання.

В схемі накопичення енергії в електромагнітне поле енергія запасається в спеціальному трансформаторі (збільшені розміри і присутність повітряного зазору)

При накопиченні енергії в масах, що обертаються, застосовуються імпульсний генератор і імпульсний збуджувач.