Сваркопайка изделий нахлесточными соединениями из разнородных металлов (например, из титана и алюминия) осуществляется на контактных точечных и шовных машинах, основными операциями которых являются сжатие и нагрев деталей током. Наиболее перспективны установки с нагревом переменным током промышленной частоты, постоянным током и конденсаторные. Режим сварки выбирается таким образом, чтобы произошло частичное оплавление более низкотемпературного металла, а соединение происходило за счет смачивания им второго металла. Для получения таких соединений успешно применяют машины: для контактной точечной сварки на переменном токе МТ и др.; для конденсаторной точечной сварки МТК и др.; для шовной сварки на переменном и постоянном токе МШ и др.
Особо следует отметить перспективность применения установок большой мощности (более 500 кВ-А), например, машин для рельефной сварки. Так, машина, имеющая номинальную силу тока 100 кА (номинальная мощность 800 кВ • А) и усилие сжатия до 80 кН, успешно применена для сваркопайки композиционных материалов на основе алюминия с алюминием, медью, титаном, коррозионно-стойкой сталью. Соединяются как плоские, так и трубные заготовки, причем в последнем случае при необходимости за счет особой конструкции приспособления можно обеспечить всестороннее сжатие. При соединении материалов с однородной основой, как правило, применяют более легкоплавкий припой.
Для получения стыкового соединения методом сваркопайки труб и прутков диаметром менее 20 мм из разнородных металлов (сталь-титан, коррозионно-стойкая сталь—ниобий или медь) для нагрева используют дугу низкого давления. Установки для осуществления этого процесса включают вакуумную камеру с соответствующей системой откачки, источник переменного тока и систему управления. Внутри вакуумной камеры располагаются подвижный и неподвижный зажимы, предназначенные для крепления соединяемых деталей и подвода к ним электрического тока. Режим нагрева подбирается таким образом, чтобы торец менее тугоплавкой детали оплавился, а более тугоплавкой нагрелся до температуры смачивания. После этого торцы быстро сближаются. Обычно такие установки получают переоборудованием имеющихся установок, например, на базе установок УДСВ.
В последние годы получил распространение процесс сваркопайки с использованием процесса аргонодуговой сварки с присадкой в зону дуги припоя в массовом производстве, например, в автомобилестроении. В Японии разработано специализированное оборудование, отличающееся высокой степенью автоматизации. На поворотном столе размещаются стальные изделия . Сварочная головка и катушка с присадочной проволокой размещены на специальных консолях. Все оборудование, включая баллон с аргоном и блок управления , смонтировано в одном корпусе. Установка работает следующим образом. При нахождении детали в исходном положении включается подача аргона, затем сварочный ток. После этого начинается прогрев вращающегося изделия за счет теплоты дуги, горящей между неплавящимся электродом и изделием. После подогрева изделия до температуры смачивания стали латунью (контроль по времени) включается механизм 5 подачи проволоки и под дуту начинает подаваться латунь, причем в строго определенное время. Затем ток и подача проволоки отключаются, а шов, полученный за счет использования процесса сваркопайки, несколько секунд обдувается аргоном, после чего подача его прекращается. Затем стол перемещается на следующий шаг, и процесс повторяется.
Преимущества такого оборудования следующие: высокая производительность, исключение применения флюса, высокое и стабильное качество за счет точного соблюдения всех параметров процесса.
Сваркопайка, безусловно, не универсальный процесс. Однако во многих случаях, особенно при соединении разнородных материалов, этот метод позволяет найти наиболее рациональное решение, особенно при использовании специализированного автоматизированного оборудования.
Оборудование для дуговой конденсаторной сварки. Установки для дуговой конденсаторной сварки (ДКС) по сравнению с установками для УКС имеют кроме активного сопротивления индуктивность, включенную последовательно в цепь разряда конденсаторов, и осциллятор для возбуждения дуги при сварке с неподвижным тугоплавким электродом (при ДКС с возбуждением дуги предварительным касанием электрода и привариваемой проволоки осциллятор не нужен). В установках для ДКС не применяют высоковольтные регуляторы напряжения, а следовательно, высоковольтные конденсаторы. Зарядные устройства для этих установок такие же, как у установок для контактной сварки. Они отличаются значениями накопленной энергии (емкостью и напряжением заряда конденсаторов).
В установках для ДКС проволок выбор типа конденсаторов определяется способом возбуждения дуги. Если инициирование дуги происходит касанием тонкой привариваемой проволоки неплавящимся электродом, то применяют электролитические конденсаторы. В случае пробоя воздушного промежутка между свариваемыми деталями высоковольтным разрядом осциллятора используются металлобу-мажные конденсаторы.
Напряжение заряда конденсаторов в установках для ДКС регулируется в пределах 40… 150 В. При этом сила тока разряда не превышает 50 А. Установки для ДКС выпускают единичными экземплярами.Источник И-165 предназначен для дуговой конденсаторной приварки центрального вывода электрических ламп накаливания вместо пайки оловянным припоем. Структура И-165 построена по общему принципу источников питания установок для дуговых способов конденсаторной сварки: выпрямительный блок с зарядным трансформатором, который одновременно служит в качестве разделительного (для безопасности работы); токоогра-ничивающий резистор и средства коммутации на стороне переменного (блокировка) и постоянного тока; блок управления напряжением заряда и включения разряда конденсаторов; конденсаторная батарея; элементы управления разрядным током (дроссели и резисторы), а также коммутатор разрядного тока. В зависимости от назначения в состав источников питания включают блокирующие устройства (для обеспечения безопасности обслуживания при наладке и ремонте), а также элементы автоматизации, подчиняющие работу установки ритму работы основного устройства.
В однофазную сеть переменного тока источник тока включается разъемом XI и выключателем SAI . Через предохранитель F1 напряжение 220 В подается на трансформатор управления, о чем сигнализирует лампа El (сети). Одновременно включается промежуточное реле К2, которое, в свою очередь, включает реле К1 заряда конденсаторов, срабатывающее при нормальном положении блокировок и обесточенном реле аварии. Реле включает трансформатор , отключает разрядный резистор и самоблокируется. От выпрямителя VD2 подается напряжение на блок управления, который вырабатывает сигнал для включения оптрона VD8 и разрешения заряда конденсаторов через соответствующие резисторы током выпрямителя.
С целью создания импульса, имеющего форму, удовлетворяющую технологическим требованиям, в источнике питания конденсаторная батарея секционирована на три части, каждая из которых имеет определенный набор элементов, управляющих формой импульса. Так, конденсатор , предназначенный для возбуждения дуги, разрежается через резистор с постоянным сопротивлением Я4У конденсаторная батарея — через регулируемое сопротивление, а конденсаторная батарея , играющая главную роль в плавлении присоединяемой проволоки, — через дроссель ?7 и регулируемый резистор (ток разряда).
Выбор напряжения заряда производится потенциометром Я7 (напряжение заряда). При этом в блоке управления напряжение на конденсаторах сравнивается с опорным напряжением и при достижении заданного значения выключается оптрон и подготавливается к включению оптрон УйП. Контроль напряжения заряда производится вольтметром РІЇ1 при включенном выключателе (прибор включен).
Включение разряда производится тумблером подающим напряжение на реле КЗ. Реле КЗ отключает контрольную цепочку с реле К4, переключает выход блока управления с зарядки на разряд и включает оптроны УВП и УО12. Окончание процесса сварки отмечается размыканием тумблера ЗВ2. Вместо прибора может быть любое другое механическое или электромеханическое устройство.
В схеме предусмотрены две блокировки. Одна из них находится в цепи питания реле К1 и обеспечивает препятствие свободному доступу к токонесущим элементам схемы. Вторая контролирует отсутствие несанкционированного напряжения на выходе источника питания при пробое одного или обоих оптронов УОП и УО12. При этом срабатывает реле, отключающее реле. Аварийное отключение может производиться кнопкой
Автоматизация управления установками для электронно-лучевой сварки с помощью средств вычислительной техники
Автоматизация установок для электроннолучевой сварки является одним из важнейших направлений их совершенствования и позволяет добиться существенного повышения качества сварных соединений. Как уже отмечалось, время выполнения подготовительных и вспомогательных операций и диагностирования состояния функциональных систем таких установок превышает обычно время на проведение собственно технологических операций. Использование систем автоматического и программного управления дает возможность повысить производительность труда и надежность функционирования установок, а также обеспечивает высокую воспроизводимость технологического процесса. Кроме того, системы управления с использованием вычислительной техники расширяют технологические возможности сварочных установок.
Задачи автоматизации управления сварочными установками решаются в следующих направлениях: создание микропроцессорных систем локального управления параметрами процесса электронно-лучевой сварки и электромеханическим комплексом; применение систем локального управления положением электронного пучка; контроль и автоматическое регулирование процесса электроннолучевой сварки; контроль положения фокуса электронного пучка и управление установками с помощью ЭВМ.
Микропроцессорные системы локального управления параметрами процесса электроннолучевой сварки и электромеханическим комплексом. Системами локального управления комплектуются новые или модернизированные действующие специализированные сварочные установки. Типичные системы локального программного управления созданы в ИЭС им. Е. О. Патона на базе микропроцессорной техники. Они могут работать в комплекте с энергоблоками для электронно-лучевой сварки
Автоматизированная система управления (АСУ) установками для электронно-лучевой сварки включает:
управляющий вычислительный комплекс 3 (УВК) с видеотерминалом 10 и цифро-печатающим устройством 11;
энергетический комплекс, состоящий из аппаратуры с электронно-лучевой сварочной пушкой;
электропривод 1 “Размер 2М-5″, укомплектованный асинхронными двигателями;
модули связи 4 сервопривода с управляющей ЭВМ, представляющие собой функционально законченные,логические устройства нижнею уровня управления приводами перемещения манипуляторов 8 пушки и 9 изделия;
блок 2 электроавтоматики, состоящий из панелей гальванической развязки и кроссовой, приборов 7 цифрового измерения скорости вращения электродвигателей;
пульт 5 ручного управления сервоприводом.
АСУ установки реализует последовательно следующие задачи технологического процесса электронно-лучевой сварки: подготовку, сварку, завершение. На стадии подготовки осуществляется: проверка работоспособности УВК, энергетического комплекса и электропривода; ввод с пульта видеотерминала заданных параметров режима сварки; контроль глубины вакуума в сварочной камере и пушке; совмещение электронного пучка со стыком свариваемого изделия с запоминанием реальной траектории стыка.
На стадии сварки управление процессом осуществляется выдачей уставок на локальные регуляторы по заданию оператора (в полуавтоматическом режиме работы) или по жесткой программе (в режиме “автомат”). Основными параметрами процесса являются: сила тока электронного пучка, фокусирующей линзы; амплитуда технологической развертки; скорость сварки. В процессе сварки обеспечиваются: контроль и регистрация отклонений параметров процесса выше допустимых значений; контроль и учет высоковольтных пробоев в пушке с определением координат на стыке свариваемого изделия; аварийное завершение процесса.
