Контактная роликовая (шовная) сварка

Контактная шовная сварка выполняется в том случае, когда возникает необходимость соединить элементы металлических конструкций специфическим образом: прерывистым либо непрерывным швом, а также внахлёст. В процессе выполнения таких сварочных работ вместо конических электродов задействуются ролики, обеспечивающие высокое качество сварного шва, который полностью непроницаем для жидкостей и газов.

Оборудование для контактной шовной сварки предназначается для плотного соединения между собой элементов металлических конструкций. В настоящее время такие агрегаты задействуются на крупных промышленных предприятиях, которые специализируются на выпуске:

крупногабаритных ёмкостей;

герметичных отсеков;

труб (тонкостенных);

изделий, имеющих цилиндрическую форму и т. д.

 

КОНДЕНСАТОРНАЯ СВАРКА

 

 

В авиастроении, автомобилестроении и радиоэлектронике широко распространены сварные соединения, выполненные контактной конденсаторной сваркой. Она осуществляется кратковременными импульсами сварочного тока (рис.5.1), продолжительностью, в среднем, от нескольких десятых долей до 10…20 мс. За время импульса в зоне сварки выделяется тепло, которое сравнительно медленно распространяется в металле на глубину, необходимую для сварки.

Рис.5.1. Импульс тока во вторичной обмотке сварочного трансформатора при конденсаторной сварке: Ia – амплитудное значение тока; ta – время нарастания тока; tс – полное время импульса

 

Специфические особенности заряда и разряда конденсаторов придают конденсаторной сварке металлов ряд энергетических и, что более важно, технологических достоинств. Основным энергетическим достоинством является малая установочная мощность сварочного оборудования. При толщинах металла менее 1 мм мощность конденсаторной машины составляет около 0,1—0,2 кВт, что в 50—100 раз ниже мощности обычной контактной машины. Конденсаторные машины для малых толщин просты, дешевы, имеют незначительную мощность. Конденсаторная сварка для сварки металла толщиной менее 0,1 мм часто незаменима никаким другим видом сварки; для металла толщиной 1—2 мм она приемлема, но легко может быть заменена другими способами. С увеличением толщины металла разница в мощностях конденсаторной машины и обычной контактной уменьшается, а сварка на обычной контактной машине становится более надежной. Поэтому применение конденсаторной сварки для металла толщиной более 2 мм рационально лишь для особых случаев.

К технологическим достоинствам конденсаторной сварки можно отнести высокую точность дозирования энергии в конденсаторах и кратковременность их разряда. Последнее позволяет легко соединять металлы, имеющие разные теплофизические свойства, а также существенно различные толщины. Кратковременность разряда конденсаторов дает еще одно важное преимущество – зона нагрева до сварочной температуры локализуется в небольшом объеме, необходимом для обеспечения достаточной прочности соединения. В результате появляется возможность использования конденсаторной сварки вблизи теплочувствительных элементов или на поверхностях, имеющих окончательную обработку (например, полированных или с декоративными покрытиями).

Точечная конденсаторная сварка нашла промышленное применение для многих металлов: алюминия и алюминиевых сплавов, всевозможных медных сплавов, никеля и никелевых сплавов, платины, серебра и его сплавов, всевозможных сталей, вольфрама, молибдена и др.; возможны многочисленные сочетания разнородных металлов. Точечная конденсаторная сварка заменяет пайку, клепку, фальцовку. Она находит все более широкое применение в приборостроении, в производстве электроизмерительных и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов, электроаппаратуры, оптических приборов, радиоламп, электроосветительных ламп, электронной аппаратуры, радиоприемников и телевизоров, авторучек, металлических игрушек, галантереи, ювелирных изделий и т. д.

Электрическая схема конденсаторной точечной машины очень проста (рис. 5.2). Ток из сети через небольшой повышающий однофазный трансформатор Т1 и выпрямитель В поступает на зарядку батареи конденсаторов С. Посредством переключателя N батарея конденсаторов или включается на зарядку, или разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора Т2. Вся аппаратура размещена в корпусе машины.

Рис. 5.2. Принципиальная схема конденсаторной машины малой мощности: T 1 – повышающий однофазный трансформатор; В – выпрямитель; r – активное сопротивление контура; С – батарея конденсаторов; N – переключатель: Т2 – сварочный трансформатор; K – коэффициент трансформации сварочного трансформатора; P – усилие сжатия электродов; А – первый контур сварочной машины, связанный с электрической сетью; Б – второй контур сварочной машины, не связанный с электрической сетью

 

Электрический режим машины можно регулировать в широких пределах, меняя число включенных конденсаторов C, напряжение зарядки конденсаторов U_c и коэффициент трансформации K сварочного трансформатора (изменяя число витков его первичного контура). Можно менять амплитуду сварочного тока и продолжительность его протекания.

Рассматривается конденсаторная точечная машина ТКМ-7 (рис.5.3). Ее технические характеристик представлены в таблице 5.1. Машина стационарная, сварочный трансформатор имеет четыре ступени регулирования. Осадочное давление на электроды, создаваемое грузом через систему рычагов, обеспечивает строгое постоянство установленного давления, что очень важно для конденсаторной сварки. Основными сварочными параметрами машины, задаваемыми перед сваркой, являются емкость батареи конденсаторов С, коэффициент трансформации сварочного трансформатора К и усилие сжатия электродов Р.

Рис. 5.3. Точечная конденсаторная машина ТКМ-7:

1 – регулировка коэффициента трансформации сварочного трансформатора K; 2 – регулировка емкости заряда конденсаторов C; 3 – регулировка усилия сжатия электродов P; 4 – выключатель питания; 5 – педаль;6 – рабочий стол;7 – сварочные электроды

При нажатии на педаль давление груза передается на электроды, конденсаторы замыкаются на первичную обмотку сварочного трансформатора, протекает один строго определенный импульс сварочного тока. При освобождении педали конденсаторы снова заряжаются, машина готова к следующей операции сварки; при повторном нажатии педали проходит снова точно такой же импульс сварочного тока.

 

Таблица 5.1

 

Технические характеристики машины для конденсаторной точечной сварки ТКМ-7

 

Параметр	Величина параметра
Напряжение питающей сети	220 В
Диапазон изменения коэффициента трансформации	75…150
Диапазон изменения давления	10…90 Н
Общая емкость	700 мкФ
Диапазон изменения емкости	10…700 мкФ
Напряжение зарядки	600 В
Средняя мощность, потребляемая из сети	0,1 кВт
Вес	165 кг

 

В простейших точечных конденсаторных машинах привод машины осуществляется усилием работающего, что допустимо при сварке мелких деталей с небольшим усилием и работой осадки и не очень интенсивном производстве. Для более трудных условий работы может быть применена машина с механизированным, например электрическим приводом, типа ТКМ-8. Также выпускаются машины для конденсаторной сварки с колпаком из прозрачного органического стекла, защищающим зону сварки от пыли и других загрязнений. Защитный колпак может быть герметизирован, и в нем может быть создана защитная атмосфера аргона, водорода, азота и др.