В установках для сварки световым лучом в качестве источника излучения обычно используют шаровые дуговые ксеноновые лампы сверхвысокого давления двух типов: ДКСШ — с воздушным охлаждением и ДКСШРБ — с комбинированным воздушно-водным охлаждением мощностью 0,12… 10 кВт. Ксеноновые лампы работают от источника постоянного тока с напряжением холостого хода не ниже 70 В и падающей вольт-амперной характеристикой. Хорошо себя зарекомендовали сварочные выпрямители серии ВСВУ. Дуговой разряд в лампах возбуждаегся с помощью специального высоковольтного высокочастотного блока поджига (осциллятора) Установка состоит из стеклянного длиннофокусного отражателя с соотношением фокусных расстояний (осевым увеличением) диаметром 600 мм с углом охвата 180° и двухлинзового кварцевого объектива. Установка рассчитана на применение лампы типа ДКСШРБ мощностью 3,5… 10 кВт. Максимальная плотность лучистого потока в центре сфокусированного пятна нагрева
(2200 Вт/см2) достигается при использовании лампы типа ДКСШРБ мощностью 10 кВт и системы с кварцевым объективом. Установка оснащена следующими технологическими узлами: станиной, на которой установлен рабочий стол с электроприводом, столом, предназначенным для размещения на нем приспособлений и перемещения деталей под световым лучом при выполнении сварных швов; оптическим устройством для наблюдения за процессом нагрева; пневматическим затвором, служащим для перекрытия лучистого потока; блоком питания ксеноновых ламп и пульта управления. На установке успешно выполняют сварку тонколистовых конструкционных металлов толщиной 0,1 …2,0 мм.
Установка содержит семь моноэллипсоидных систем, в которых в качестве концентратора излучения использован стеклянный отражатель диаметром 156 мм с углом охвата 180° и соотношением фокусных расстояний. В качестве источников излучения применены дуговые ксеноновые лампы типа ДКСШ мощностью 1 кВт. В установке за счет перемещения отдельных оптических систем в зависимости от требуемой технологической задачи можно создавать точечный, кольцевой и полосовой источники теплоты в рабочей плоскости установки. Максимальная плотность лучистого потока в рабочем пятне нагрева при фокусировке всех систем в одну точку составляет 1000 Вт/см2. С использованием этой установки успешно могут быть решены задачи по сварке тонколистовых конструкций толщиной менее 0,2 мм.
Промышленная установка создана для сварки листовых конструкций с толщиной листа менее 2 мм. В установке использован стеклянный алюминированный эллипсоидный отражатель диаметром 358 мм с углом охвата 200°, осевым увеличением М0 = 4, специализированная ксеноновая лампа типа ДКСШРБ мощностью 4 кВт. Такая система обеспечивает получение максимальной плотности лучистого потока 2500 Вт/см2.
В промышленности находят применение модули лучистого нагрева (МЛН) различного технического назначения. Такие модули могут устанавливаться на разнообразные технологические стапели или станки в зависимости от конкретной технологической задачи. В модулях применен новый более прогрессивный металлический отражатель, который позволяет существенно повысить плотность лучистого потока в пятне нагрева, а следовательно, производительность сварочных установок. Так, система с отражателем, изготовленным из алюминиевого сплава Д16 диаметром 300 мм, углом охвата 238° с осевым увеличением позволяет достигнуть максимальной плотности лучистого потока в центре пятна
нагрева 6000 Вт/см2 при использовании лампы типа ДКСШРБ мощностью 5 кВт, работающей в номинальном режиме.
Дальнейшее повышение эффективности процесса нагрева световым лучом может быть достигнуто за счет увеличения энергетической яркости ламп путем перехода от непрерывного к импульсному режиму их питания. Установлено, что при кратковременной перегрузке лампы по силе тока в 1,5…2,0 раза плотность лучистого потока в пятне нагрева может быть повышена в 2,0…2,5 раза. При этом лампа работает достаточно стабильно, без заметного сокращения срока службы.
В последние годы в промышленности был разработан более прогрессивный МЛН с короткофокусным металлическим отражателем, имеющий более высокие энергетические характеристики. Он состоит из металлического водоохлаждаемого отражателя, дуговой ксено-новой лампы серии ДКСШРБ, узла юстировки, затвора — регулятора лучистого потока, системы визуального наблюдения за процессом сварки, аппаратуры измерения и контроля параметра светового луча, пульта управления. Электрическое питание ксеноновых ламп мощностью 3,0… 10 кВт осуществляется от сварочного тиристорного выпрямителя типа ВСВУ-630, обеспечивающего непрерывный и импульсный режим работы. Выходные параметры пучка лучистой энергии Е сварочных установок представлены с ксеноновой лампой ДКСШР.
Для термитной сварки рельсов, стержневой арматуры железобетонных конструкций, наплавочных, ремонтно-восстановительных и других работ на базе термитных процессов не требуется специального оборудования. Для выполнения этих работ необходимы термитные смеси соответствующих составов, огнеупорные формы и средства для воспламенения смесей в начале термитных процессов.
Составы термитных смесей и огнеупорных форм, чертежи огнеупорных форм и технологии термитной сварки стержневой арматуры железобетонных конструкций разработаны Институтом электросварки им. Е. О. Патона.
Термитную сварку одно- и многожильных проводов и кабелей электросетей с площадью
поперечного сечения до 800 мм2 производят с помощью патронов марки ПА, а голых алюминиевых и сталеалюминиевых проводов поперечным сечением до 600 мм2 — патронами марки ПАС и специальными клещами для осадки . Многопроволочные медные провода электросетей площадью сечения от 25 до 150 мм можно соединять также с помощью термитных патронов и клещей для осадки. Марка патронов для термитной сварки алюминиевых
Соединение сваркопайкой разнородных материалов (меди со сталью, титана с медью, алюминия с медью, ниобия со сталью и др.) осуществляют с помощью оборудования общего назначения для сварки.При дуговой сваркопайке используют, например, автоматы для дуговой сварки неплавя-щимся электродом в среде защитных газов АРК и других с соответствующими источниками питания. Сваркопайка неплавящимся электродом может осуществляться на установках ПРСМ-ЗМ, на переменном токе — на установках типов УДАР и УДГ, а в среде аргона — на нестандартной установке для соединения вольфрамового узла с массивным медным охладителем.
В вакуумной камере нестандартной установки размещен поворотный стол, на котором устанавливают изделия . После откачки воздуха из камеры вакуумным насосом в нее с помощью натекателя напускают аргон из баллона. Стол вращается до тех пор, пока одно из изделий не займет фиксируемого положения для сварки. После этого включается сварочный ток, головка вращается вокруг детали, оплавляя медь, которая заполняет специальный паз в вольфраме, хорошо смачивая последний. Цикл повторяется и производится сваркопайка следующего изделия. Одновременно в камеру загружается изделий. Управление процессом осуществляется с пульта 10.
Для сваркопайки может быть использован широкий ряд установок для электронно-лучевой сварки, например, А 306.13. Применение электронно-лучевой технологии благодаря вакуумной защите и точному дозированию количества теплоты часто предпочтительнее других методов, особенно при наличии в соединяемой паре высокоактивного металла.
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
При конденсаторной сварке шпилек со вспомогательной дугой процесс начинается с контакта между свариваемыми деталями. При включении напряжения вспомогательной дуги одновременно подается напряжение на тянущий электромагнит сварочного пистолета и происходит отрыв шпильки от листа, обусловливающий появление и растяжение вспомогательной слаботочной дуги постоянного тока. После выдержки в течение 0,5 с в замкнутом положении, при котором блок управления производит подготовку к сварке, электромагнит обесточивается, и шпилька под действием пружины начинает возвратное движение. При сближении шпильки с поверхностью привариваемой детали производится разряд конденсаторной батареи, параметры которого практически такие же, как и при сварке со взрывающимся выступом.
Хотя способ конденсаторной сварки позволяет приваривать шпильки к поверхностям, покрытым продуктами коррозии, маслом, влагой или другими электропроводными материалами, толщина или их химический состав может оказать отрицательное влияние, на качество сварного соединения. В таких случаях используют режим сварки с очисткой. На этом режиме на участке отрыва шпильки от листа производится частичный разряд конденсаторов во вспомогательную дугу.
Установка К-747МВ состоит из передвижного источника тока И ПОМ В и сварочного пистолета, соединенных сварочным и управляющим кабелями длиной 30 м (для шпилек диаметром менее 6 мм). Сварочный пистолет имеет съемную рукоятку и может быть использован не только при работе в монтажных условиях в качестве ручного инструмента, но и как сварочная головка в стационарной установке.
Установка К-747МВ вполне отвечает условиям безопасной работы и обслуживания. Перед сваркой потенциал на шпильке равен нулю до тех пор, пока пистолет не опирается на электропроводящую поверхность детали и пока не будут нажаты (двумя руками) контакт микропереключателя на рукоятке и дополнительный контакт на корпусе пистолета. Кроме того, предусмотрен ряд аварийных блокировок, обеспечивающих отключение источника тока от сети и разряд конденсаторной батареи на внутреннее сопротивление при появлении на выходе источника тока неожидаемого напряжения, задержке разряда батареи при подаче сигнала управления, открывании крышек источника тока и др.Стационарные установки для приварки шпилек изготовляют с ручной подачей шпилек диаметром менее 3 мм (установки ЕРО-2200 и Н135, имеющие дополнительный режим точечной конденсаторной сварки) и с автоматической подачей шпилек диаметром до 6 мм в сварочную головку. Установки для приварки шпилек, как правило, имеют полуавтоматический характер действия, изделие подается к месту сварки вручную, по копиру или с помощью приспособления с жесткими упорами (к последним относится одноголовочная установка Н130 и многоголовочная установка Н116). Однако в последнее время появились установки с ЧПУ и роботизированные установки для автомобильной промышленности.
Откачные системы в установках с выводом пучка в атмосферу имеют несколько независимых ступеней откачки. Схема каждой ступени выбирается в зависимости от давления в ней, причем для ступени с давлением, близким к атмосферному, выбирают насосы типа РВН или водокольцевые, которые длительное время могут работать при высоком давлении с высокой производительностью, а для откачки полости катодного узла пушки предпочтительны турбомолекулярные насосы.
Сварочные манипуляторы. Сварочные, установочные и транспортные перемещения свариваемого изделия и электронной пушки осуществляются в соответствии с конфигурациями сварных швов, в числе которых характерными являются линейные, кольцевые и круговые в основном на горизонтальной и вертикальной плоскостях, а иногда на наклонных, конусных или сферических поверхностях, а также при различных их комбинациях. В соответствии с этим в состав манипуляторов входят различные механизмы и устройства.
На рис. представлена классификация манипуляторов установок для электроннолучевой сварки и их основных механизмов и устройств, согласно которой манипуляторы делятся на две основные группы: манипуляторы изделия и манипуляторы пушки . Первые являются непременным элементом практически любой установки, а вторые используются в тех случаях, когда сварочная пушка перемещается внутри вакуумной камеры.
По конструктивному исполнению сварочные манипуляторы подразделяются на универсальные с большим числом степеней свободы и специализированные — с ограниченным числом степеней свободы. Первые обеспечивают широкие технологические возможности, но имеют сложную конструкцию, что обусловливает их высокую стоимость. Применение универсальных манипуляторов целесообразно при единичном и мелкосерийном производстве с частой сменой типа свариваемых изделий. Специализированные манипуляторы намного проще по конструкции. Они предназначены для конкретного изделия (или группы однотипных изделий) и применяются как сменные манипуляторы. Основным их недостатком являются дополнительные затраты времени (иногда довольно значительные) на переналадку, установку дополнительных устройств и пр. Однако при крупносерийном и массовом производстве сменные устройства для сварки различных изделий позволяют получить максимальный эффект.
Использование сменных устройств предусмотрено во многих конструкциях отечественных установок У и др. Манипуляторы со сменными устройствами широко применяются и за рубежом. Такие фирмы как Эдварде (Великобритания), Юнион Карбайд (США) и другие разработали и рекомендуют сменные манипуляторы для промышленных установок. Манипуляторы изделия чаще всего выполнены в виде тележек, вращателей, двухкоорди-натных столов и других устройств с электромеханическим приводом. Манипуляторы сварочной пушки имеют вид шарнирно-рычаж-ных устройств, направляющей траверсы, по которой перемещается каретка с шарнирно закрепленной на консоли сварочной пушкой, двух- и трехкоординатных механизмов прямолинейного перемещения, а также различных самоходных портальных механизмов приводятся в действие от электромеханического привода.
