3 Расчетно-конструкторская часть

3.1 Обоснование конструктивной схемы сварочной установки

Сварочный контур рельефной машины включает в себя вторичный виток сварочного трансформатора, соединенного с конструктивными элементами машины, предназначенными для подведения сварочного тока к электродам.

Вторичный контур сварочных машин обеспечивает подвод тока к месту сварки и обеспечивает усилие сжатия .

В электрическом плане сварочный контур представляет собой систему жестких и гибких элементов, соединенных неподвижными и подвижными контактами. Все элементы токопровода изготавливают из цветных металлов и сплавов с достаточно высокой электропроводностью и механической прочностью.

Основными элементами сварочного контура являются электроды, подводящие ток к свариваемым деталям и передающие необходимые усилие для их сжатия; электродержатели, служащие для закрепления электродов; хоботы, соединенные с механизмами, обеспечивающими необходимые усилия сжатия свариваемых деталей; гибкие шины, соединяющие контактные плиты трансформатора с подвижными элементами контура; жесткие шины; сварочный трансформатор.

Корпус должен обеспечивать удобное расположение всех узлов контактных машин, быть достаточно прочным и жестким, а также оказывать минимальное влияние на электрические параметры машины.

Для удобства монтажа и хорошего доступа к узлам машины корпус обычно имеет окна, проемы, закрываемые быстросъемными щитками, дверьми. При работе он испытывает значительные статические и динамические нагрузки. Особое значение имеет жесткость передней стенки, часто ослабляемой окном (для пропуска жестких шин от трансформатора к консолям). С целью уменьшения влияния ферромагнитных масс корпуса на индуктивное сопротивление вторичного контура, последний стараются по возможности удалить от стенок корпуса. Корпус стационарной машины представляет собой стальную цельносварную конструкцию. Его изготавливают в виде жесткого каркаса из труб или профилей, к которому затем приваривают сравнительно тонкую обшивку (3 – 6 мм).

Консоли служат для передачи сварочного тока от вторичной обмотки трансформатора к электродержателям. Они воспринимают также (полностью или частично) усилие сжатие деталей и бывают различной длины. Их изготавливают из медных сплавов в виде труб, стержней, пластин с внутренним (водяным) или наружным (воздушным) охлаждением.

Жесткость консолей оценивают по величине упругого перемещения электродов при номинальном усилии. Увеличенный изгиб консоли может вызывать относительное смещение электродов и дополнительную деформацию сварных узлов. Поэтому прогиб ограничивается ГОСТом (для консолей до 500 мм не более 1,2 мм, до 1200 мм – 2,5 мм).

Электродержатели служат для крепления электродов, являются токопроводящими и силовыми элементами. Изготовленные из прочных, высокоэлектропроводных медных сплавов, они имеют обычно конусное отверстие для электродов и систему внутреннего охлаждения.

Конусная посадка электродов обеспечивает надежный электрический контакт, хорошую герметизацию внутренней полости и центровку осей. Система охлаждения состоит из штуцеров, внутренней подающей трубки и наружного сливного канала. Срез трубки делают под углом 45 с тем, чтобы вода могла свободно омывать дно электрода даже при касании трубки.

Электроды служат для непосредственного подвода к свариваемым деталям тока и усилия.

Условия работы электродов и режимы весьма сложные, определяемые следующими факторами:

1) высокой температурой в контакте электрод – деталь;

2) значительными усилиями на рабочей поверхности, носящими ударный характер;

3) циклическим нагревом и нагружением рабочей поверхности;

4) изменением химического состава металла рабочей части электрода, находящегося в контакте со свариваемыми деталями.

Под системой управления машиной контактной сварки следует понимать комплекс аппаратуры, предназначенной для обеспечения последовательности различного рода операций цикла сварки, а также регулирований параметров режима сварки.

Особенность цикла сварки заключается в кратковременности его составляющих элементов, определяющих, в частности, процессы сжатия и нагрева свариваемых деталей. Качество сварного соединения зависит от правильности выбранного режима сварки и его стабильной повторяемости. Стабильность в сочетании с кратковременностью цикла сварки определяет особые требования к аппаратуре управления, которая должна быть максимально автоматизирована, малоинерционна, обладать высокой чувствительностью, точностью работы и эксплуатационной надежностью.

При помощи аппаратуры управления осуществляется включение, регулирование величины и выключение сварочного тока; регулирование последовательности и продолжительности отдельных операций цикла сварки, в том числе и времени протекания сварочного тока; включение и регулирования усилия сжатия электродов и т. п. Обеспечивается заданный цикл сварки электрическими, пневматическими и гидравлическими системами (приводами) сварочного оборудования, которые включаются в работу через соответствующую электрическую, пневматическую, гидравлическую так называемую функциональную аппаратуру (контакторы, золотники, клапаны и др.).

Аппаратура управления рельефных машин (рис. 3.1) состоит из блоков управления БУТ, БУД и БУВ, программного регулятора времени ПРВ, а также элементов сигнализации и контроля. Блок БУТ управляет работой контактора К, включающего сварочный трансформатор машины М в электрическую сеть; блок БУД (БУВ) через Ф2 (обычно ЭПК) и Ф3 (обычно реле) управляет работой привода ПД (ПВ).

В современных контактных машинах аппаратура, вырабатывающая сигналы управления (БУТ, БУД, БУВ), программный регулятор времени ПРВ и элементы питания электропневмоклапанов ЭПК (Ф2) привода давления ПД конструктивно объединяют в одном устройстве, называемом регулятором цикла сварки РЦС или станцией управления.

Такие регуляторы обеспечивают импульсное, синхронное с сетью включение вентилей контактора (узел синхронизации Сх), фазовое регулирование действующего значения сварочного тока (узел фазового регулирования ФР), заданную последовательность включения блоков (БУТ, БУД и др.) и продолжительность их работы.