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.
Столик служит для установки на нем зажимных устройств для крепления детали, к которой должна быть приварена проволока. Подъем столика осуществляется педалью сварочной установки К. В верхнем положении он удерживается защелкой, открываемой вручную. Столик опускается до упора в грибок , вертикальное положение которого регулируется по шкале. Тем самым определяется длина привариваемой проволоки. Электромагнит служит для автоматического сброса штока с выдержкой времени после подачи напряжения конденсаторов на соединяемые детали. Сброс штока можно осуществить и вручную, оттянув рычаг .
Установка первоначального зазора между свариваемыми деталями производится подъемом ползуна с закрепленным на нем ударным механизмом. В заданном положении ползун фиксируется рукояткой . Ориентация места приварки на плоскости детали по отношению к оси проволоки производится перемещением столика .
Головка для УКС проволок встык представляет собой ударный механизм, аналогичный ударному механизму, описанному выше, который расположен в горизонтальной плоскости по одной оси с подобным же штоком с зажимом проволоки, неподвижным во время сварки. Неподвижный зажим имеет только перемещения, предназначенные для выемки сваренной детали и подачи заготовки в зону сварки.
На рис. представлена электрическая схема полуавтомата для приварки стале-медного вывода к танталовому выводу конденсатора.
Напряжение на схему подается после включения выключателя. При этом загорается сигнальная лампа ЕЗ “сеть” на пульте управления, напряжение подается на стабилизатор У, автотрансформатор Т и трансформатор, питающий цепи управления. При включении тумблера 82 зажигаются лампы освещения Е1 и Е2. При замкнутых крышках станины полуавтомата и кожуха на механизме подачи вывода и наличии проволоки в механизме подачи (іУ6) включается реле К4, которое подготавливает к включению цепи заряда конденсаторов, о чем сигнализирует отключение лампы Е4.
При нажатии кнопки 813 “Высокое напряжение, пуск” включается реле К2, первичная обмотка зарядного трансформатора, лампа Е5 (высокое напряжение) и отключается цепь разряда конденсаторов С1—СЗ на резистор R5. При замкнутом контакте .570, связанном с кулачковым валом полуавтомата, напряжение выпрямителя V12—V15 подается на управляющий электрод тиристора VIO, который открывается. Начинается заряд конденсаторов С1—СЗ, емкость которых устанавливается переключателем 816. Напряжение заряда регулируется автотрансформатором Т2 и контролируется вольтметром PU при включенном тумблере. Токоограничивающим элементом в цепи зарядки служит резистор R4.
Кнопкой S14 (автоматический пуск) включается реле КЗ, которое включает двигатель и подготавливает к включению реле Кб, управляющее работой кулачкового вала полуавтомата. После нажима кнопки 815 (пуск) срабатывает реле Кб, включает электромагнитную муфту УС, и кулачковый вал совершает один оборот. При этом контактор S10 переключается, разрывая цепь управления тиристором VIO (прекращается заряд конденсаторов С1—СЗ) и замыкая цепь разряда этих конденсаторов. Подается напряжение на маятниковый механизм соударений. После возбуждения дуги между стыкуемыми поверхностями в цепи разряда конденсаторов появляется сварочный ток, значение которого устанавливается резистором. При размыкании микропереключателя кулачковый вал после одного оборота останавливается.
Для работы полуавтомата в циклическом режиме достаточно замкнуть тумблер. В этом случае кулачковый вал можно остановить, только выключив двигатель нажатием кнопки (стоп) в цепи питания реле.
Кроме уже указанных блокировок, в полуавтомате предусмотрена остановка двигателя при изгибе проволоки в канале ее подачи в зажимные губки. Для этой цели служит контактный хомутик ., включающий реле . Последнее своим контактом размыкает цепь питания реле К4, что приводит к обесточиванию реле и включению лампы Е4 (авария). Реле КЗ снимает напряжение с обмотки двигателя, а реле К2 выключает цепь зарядки конденсаторов и подключает конденсаторы С1—СЗ к резистору Я5. Для повторного включения необходимо нажать кнопку 813 (пуск), которая прерывает цепь питания К5 и восстанавливает рабочее состояние схемы. Для аварийного выключения схемы служит кнопка 812. Остальные блокировки действуют непосредственно на реле К4.
Оборудование для конденсаторной приварки шпилек, несмотря на принципиальное подобие установкам для ударной конденсаторной приварки тонкой проволоки имеет ряд существенных отличий, главные из которых: электромагнитный привод взведения и пружинный привод осадки; большая емкость (до 0,1 Ф) и низкое напряжение зарядки конденсаторов (менее 300 В); малая длина свободного хода подвижного зажима со шпилькой. Это связано как с необходимостью увеличения КПД при разряде конденсаторов, так и с условиями возбуждения дуги и образования сварного соединения при сварке шпилек.
Установки для конденсаторной приварки шпилек выпускаются с диаметром привариваемых шпилек менее 8 мм (длина сварочного кабеля от источника питания до пистолета не превышает 3 м).
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.
Механизмы подачи присадочных материалов. Обычно ЭЛС ведется без подачи присадочных материалов в сварочную ванну. В необходимых случаях используются механизмы для подачи проволоки и сыпучих материалов. Механизмы подачи присадочных материалов можно разделить на две группы: 1) стационарные; 2) перемещаемые в вакууме. Механизмы первой группы используются в установках со стационарно закрепленной пушкой. Если пушка в процессе сварки перемещается внутри вакуумной камеры, то используются механизмы второй группы. Механизмы подачи проволок отличаются от аналогичных механизмов дуговых сварочных установок большей точностью подачи проволоки под пучок и повышенной стабильностью ее скорости. При диаметре пучка менее 1 мм и наиболее распространенном при ЭЛС диаметре проволоки 1…2 мм отклонение оси проволоки от оси пучка и стыка более 0,5 мм приводит к существенному изменению условий плавления проволоки. В связи с этим направляющий мундштук располагается как можно ближе к сварочной ванне, а вылет проволоки обычно не превышает 3…5 мм. Механизмы подачи сыпучих материалов — обычно бункеры с дозирующими устройствами.
Системы наблюдения. К системам наблюдения за процессом ЭЛС относятся смотровые окна, оптические и телевизионные системы, которые используются как раздельно, так и в различных комбинациях. Смотровые окна кроме прочного иллюминаторного стекла содержат рентгеновское стекло, необходимое для защиты обслуживающего персонала от рентгеновского излучения из сварочной ванны. Форма, размеры, конструкция, а также расположение смотровых окон на сварочной камере в каждом конкретном случае зависят от условий удобного наблюдения. При ЭЛС крупногабаритных изделий, когда место сварки удалено от оператора на значительное расстояние, а также при микросварке, визуальное наблюдение через смотровые окна уже недостаточно, поэтому используются оптические устройства, увеличивающие объект наблюдения в 5…50 раз. Указанные устройства могут быть независимыми и встроенными в конструкцию смотрового окна или сварочной пушки. Используются как окулярные оптические устройства, так и системы вывода изображения на экран.
