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.
Сварка различных полимерных материалов осуществляется с применением ручных и механизированных сварочных инструментов и приспособлений, а также установок и машин, среди которых доля оборудования с автоматизированными системами управления весьма незначительна. Специализация оборудования зависит от вида сварки: нагретым газом или инструментом; экструзионной; трением вращения; ультразвуковой и высокочастотной; инфракрасным излучением. Широкий интервал сварочных параметров позволяет настраивать оборудование на требуемые параметры сварки в зависимости от конкретных соединяемых материалов.
Сварка нагретым газом, как правило, осуществляется с применением ручных нагревателей различной конструкции: газовых косвенного и прямого действия; с электрообогревом, которые нашли наиболее широкое применение, поскольку более просты и безопасны в эксплуатации.
Наибольшее распространение получил универсальный электрический нагреватель ГЭП-2 , предназначенный для сварки нагретым газом различных пластмассовых изделий, толщиной менее 20 мм с помощью присадочных прутков диаметром 3…5 мм. Температура газа-теплоносителя на выходе из наконечника нагревателя 260…600°С, давление газа-носителя не более 0,5 МПа, расход 3000…7000 л/ч, напряжение питания 36 В, потребляемая мощность 750 Вт, масса 0,75 кг, габаритные размеры 210 х 30 мм.
Полуавтомат ПГП-1 создан для сварки нагретым газом с применением присадочного материала в нижнем положении стыковых соединений листов из термопластов. Он смонтирован на самоходной тележке и комплектуется специальным блоком питания. Полуавтоматические машины типа МСП созданы для сварки пленок из термопластов нагретым газом без присадочного материала. Сварка нагретым инструментом по техническим и технологическим признакам подразделяется на группы: стыковая раструбовая, прессовая, термоимпульсная, ленточная и роликовая .
Оборудование для стыковой сварки наиболее широко применяется для соединения пластмассовых труб нагревательным инструментом, работающим на газообразном или твердом топливе, или на электроэнергии. Нагревательный инструмент ОБ работает на твердом топливе и применяется в комплекте с установками для сварки пластмассовых труб диаметром 63… 110 мм, а инструмент типа ОБ — на пропан-бутане и предназначен для сварки пластмассовых труб диаметром 63…225 мм. Нагревательный инструмент ТИИ-110/225 (теплогенератор инфракрасного излучения) работает на сжиженном газе и применяется в комплекте с установкой для сварки полиэтиленовых труб УСПТ-09.
Оборудование для стыковой сварки труб нагретым инструментом в зависимости от условий применения можно разделить на следующие группы: ручные приспособления и устройства; переносные установки; передвижные установки на колесном ходу; полустационарные и стационарные установки, перемещаемые с применением специальных механизмов. Привод может быть рычажный, винтовой, гидравлический, пневматический. Центраторы (зажимные узлы) установок рассчитаны на ряд типоразмеров труб, поэтому каждая установка комплектуется сменными вкладышами.
Установки, разработанные ИЭС им. Е. О. Патона , охватывают весь диапазон диаметров пластмассовых труб. В комплект установок входят центратор, электронагревательный инструмент, торцеватель и блок управления. Оборудование, представленное в табл, предназначено для единичного производства.
Широко применяются установка УСПТ с гидроприводом, предназначенная для сварки в монтажных условиях полиэтиленовых труб диаметром 63…225 мм, а также приварки к трубам соединительных деталей, установки УСП- (гидропривод) и УСП-69 (ручной привод) для сварки пластмассовых труб диаметром менее 315 мм, а также оснащенные гидроприводом комплекты УСКП (для сварки труб диаметром 140…630 мм)
Устройства УСПМ с ручным приводом предназначены для сварки монтажных соединений пластмассовых трубопроводов и комплектуются компактным центратором (что позволяет их применять на высоте, в труднодоступных местах и траншеях), нагревательным инструментом и торцевателем.
В числе другого широко применяемого оборудования известны устройства СА и СА для сварки монтажных соединений пластмассовых трубопроводов диаметром 40… ПО мм, устройство С А для сварки труб диаметром 125… 160 мм, комплект специальных приспособлений для сварки в монтажных условиях пластмассовых труб диаметром 69…315 мм. Устройства типа УСДП предназначены для изготовления соединительных деталей пластмассовых трубопроводов в заводских условиях. Оборудование для раструбовой сварки нагретым инструментом предназначено для соединения пластмассовых труб и комплектуется специальным нагревательным инструментом, имеющим дорн и гильзу, что обеспечивает оплавление свариваемых поверхностей трубы и соединительной детали (литой или формованной).
Устройство ОБ-2288 , разработанное ИЭС им. Е. О. Патона, предназначено для эксплуатации в различных условиях и комплектуется нагревательным инструментом с набором сменных накладных деталей (дорна и гильзы), блоком питания (управления), струбциной, торцевателем с набором направляющих стаканов, хомутами.
Устройство УСР-100 предназначено для сварки в заводских условиях труб с соединительными деталями при изготовлении узлов и блоков систем внутренней канализации.
Оборудование для прессовой сварки нагретым инструментом предназначено для соединения пленочных полимерных материалов. В стационарных условиях применяют сварочные установки в виде прессов консольного или портального типов, а в монтажных условиях — переносные прессы скобообразной формы.
Прессы типа ПСТП предназначены для сварки шаговым способом пленок из полиамида, полиэтилена и поливи-нилхлорида толщиной 0,3…2,0 мм. Прессы ПСТП-4 (ПСТП-4М) и ПСТП-2, отличающиеся длиной верхней и нижней траверс гидроподушки и нагревательных элементов, имеют портально-консольные станины, что позволяет сваривать поперечные и продольные прямолинейные швы крупногабаритных изделий, а также обслуживать прессы как с передней, так и с тыльной стороны. Пресс ПСТП-0,5У предназначен для сварки угловых швов.
Пресс ПУС-25 предназначен для сварки деталей и узлов контейнеров мягкой конструкции на основе полимернотекстильных материалов толщиной 0,3..2 мм. Максимальная температура сварки 20°С, длина сварного шва, получаемого за один цикл 2400 мм, ширина сварного шва 80 и 100 мм, производительность 6… 10 швов/ч, потребляемая мощность 5 кВт, габаритные размеры 3130 х 1595 х 1935 мм, масса 2750 кг.
Установки ОБ предназначены для прессовой сварки нагретым инструментом гибких вентиляционных шахтных труб из армированных пленочных полимерных материалов. Установка позволяет также производить ремонт вентиляционного трубопровода при наличии повреждений в виде порывов, порезов или сквозных отверстий любых размеров. В комплект установки входит предназначенный для ремонтных работ ручной сварочный пресс с размерами нагревательного инструмента 160 х 60 мм, максимальным сварочным давлением 0,6 МПа и потребляемой мощностью 0,5 кВт.
Оборудование для термоимпульсной сварки нагретым инструментом предназначено для соединения полимерных пленок. В производстве, как правило, применяются автоматизированные установки различного типа. Машины (автоматы) типа МСП предназначены для сварки полиэтиленовых, полипропиленовых, полиамидных и фторопластовых пленок толщиной менее 500 мкм.
Независимые оптические устройства устанавливают вне камеры у смотровых окон, при необходимости их можно перемещать от одного окна к другому. Телевизионные системы позволяют передавать изображение на большое расстояние и устанавливать видикон в сварочном блоке в непосредственной близости от сварочной пушки.
Особенностью систем наблюдения при ЭЛС является необходимость защиты их от за-пыления парами свариваемых материалов и от теплового воздействия сварочной ванны. В качестве защитных устройств применяются поворотные прозрачные экраны и прозрачные перемещаемые защитные пленки. В случаях особо интенсивных паровых потоков применяют стробоскопические устройства.
Вспомогательные устройства и механизмы. К вспомогательным относятся устройства и механизмы типа подвижных платформ для выкатывания сварочных манипуляторов из камеры, устройств для предварительного нагрева свариваемых изделий, их сборки в сварочной камере и др. Механизмы типа подвижных платформ представляют собой промежуточные конструкции, на которых монтируются свариваемые изделия и перемещаются в пределах сварочного участка. С них или на них изделие поступает в сварочную камеру. Устройства для предварительного нагрева свариваемых изделий устанавливаются только при технологической необходимости для сварки некоторых материалов. Конструктивно нагреватели разрабатываются с учетом размеров и конфигурации свариваемых изделий.
Электропривод. По функциональному назначению электроприводы исполнительных органов установок для ЭЛС можно разделить на электроприводы механизмов: откачных систем (насосы, натекатели, запорная арматура); вспомогательных устройств (механизмы загрузки и выгрузки, закрытия дверей и т. п.); перемещения и вращения свариваемого изделия и пушки (манипуляторы изделия и пушки); электромеханических систем слежения за стыком (корректирующие механизмы); подачи присадочной проволоки, коррекции мундштука и перемещений телевизионных устройств.
Управление электроприводом любого функционального назначения осуществляется как в ручном дистанционном режиме для простых систем, так и в автоматическом режиме для более сложных систем. Управляющие функции могут выполняться с помощью ЭВМ или средствами локальной автоматики. Наибольшее распространение в управлении электроприводами получили средства локальной автоматики, при этом локальная автоматика может быть выполнена как на релейно-кон-такторной элементной базе, так и на базе интегральных микросхем или программируемых логических контроллеров.
Установка такого типа предназначена для работы в составе линии электронно-лучевой сварки блоков шестерен автомобилей. В состав линии входят: моечная машина; пресс, на котором производится сборка блоков; нагреватель с размагничивающим устройством, предназначенный для подогрева запрессованных блоков до температуры 423…473°С с последующим размагничиванием; установка для ЭЛС блоков шестерен; установка для проверки блоков на крутящий момент; транспортирующая система, предназначенная для межоперационной передачи изделий в линии. Установка для ЭЛС позволяет производить сборку и сварку изделий, близких по конструкции при минимальных переделках оснастки.
Установка представляет собой сварочную камеру, на которой сверху расположена пушка с напряжением иу — 60 кВ и мощностью 15 кВт с дифференциальной откачкой, с возможностью поперечного настроечного перемещения в пределах 100 мм, что позволяет перенастроить пушку на любой диаметр сварного шва в пределах 50…250 мм. Настройка пучка на стык производится с помощью прибора “Прицел-2″. Электронный прожектор пушки откачивается турбомолекулярным насосом до давления 5 • Ю-3 Па и отсекается от сварочной камеры промежуточным клапаном пушки. Сварочная камера откачивается двух-
роторным насосом до давления 5* 10-1 Па и отсекается от наружной среды трехпозицион-ным поворотным клапаном (диском), который может последовательно переключать различные элементы вакуумной системы для создания рабочего вакуума в полости сварки. Под сварочной камерой расположен шестипо-зиционный поворотный стол, в каждой позиции которого свободно лежит камера, выполненная по конфигурации свариваемого изделия с минимальным зазором между изделием и камерой.
Работает установка следующим образом. Изделие при помощи захватов укладывается в камеру изделия на шестипозиционном столе, который поворачивается затем на одну позицию. Через два такта (шага) камера с изделием останавливается под сварочной камерой, которая в это время перекрыта поворотным клапаном. При помощи штока пневмоцилиндра, расположенного под поворотным столом, камера с изделием поднимается и прижимается опорными поверхностями к сварочной камере. После этого поворотный клапан соединяет внутреннюю полость камеры изделия с насосом предварительного разрежения. Следующим поворотом клапана эта полость соединяется со сварочной камерой, давление в камерах выравнивается и достигает рабочего.
