Оптимізація режимів у контактно-точковому зварюванні. Точкове зварювання опором. Обладнання та матеріали

Сама назва контактне точкове зварювання говорить про те, що деталі міцно з'єднуються між собою крапкою або крапками внаслідок впливу електричного струму та відповідного зусилля стиснення.

Таким способом можна з'єднувати як тонкі деталі, що мають товщину до 0,02 мкм, так і деталі товщиною до 20 мм, виготовлені з різних металів і сплавів, а також їх поєднань. Зварюють цим видом зварювання дріт, прутки круглого, хрестоподібного перерізу та ін. профілі. Найчастіше зварюють конструкції з м'якої та корозійно-стійкої сталі, а також усі легкі сплави та латунь.

Точкове зварювання широко поширене при виготовленні конструкції в електронній промисловості, судно-, літако-, автомобілебудуванні, сільському господарстві, інших галузях промисловості та побуті. Зварювання застосовується при рихтуванні та зварюванні кузовів машин, при виготовленні шаф та корпусів, що застосовуються в електротехнічній промисловості, виробництві виробів каркасної форми, виготовленні посуду.

Жодна станція технічного обслуговування та невеликі майстерні з обслуговування автомобілів не можуть існувати, не маючи у своєму арсеналі машини для точкового зварювання.

Етапи виконання точкового зварювання

До них відносяться:

• підготовка кромок виробу під зварювання;
• поєднання деталей у потрібному положенні та приміщенні їх між електродами;
• нагрівання виробу до стану пластичності;
• деформування.

Підготовка кромок під зварювання полягає в зачистці їх до металевого блиску та знежирення. Деталі повинні щільно прилягати один до одного у процесі здійснення зварювання. Для цього використовують ручні лещата або струбцини.

До переваг відносять:

• високу швидкість (деякі апарати дозволяють здійснювати 600 з'єднань за хвилину);
• відсутність деформацій та короблення;
• немає необхідності використовувати зварювальника з високою кваліфікацією;
• економічність;
• можливість автоматизації зварювального процесу.

До недоліків можна віднести велику трудомісткість зварювання, неможливість отримати герметичне з'єднання та неможливість застосувати цей вид зварювання для навантажених та силових виробів.

Пристрій зварювальної машини

Основними частинами будь-якої зварювальної машини для точкового зварювання є:

• трансформатор струму (вторинна обмотка у нього приєднується до електродів);
• спеціальний механізм, призначений для стиснення електродів;
• зварювальний затискач;
• пристрій, що дозволяє включати та вимикати зварювальний струм;
• шафа управління (регулює силу струму та час його протікання).

У зварювальних апаратів невеликої потужності шафа управління може бути відсутня, тоді час пропускання струму і необхідне зусилля стиснення електродів регулює сам зварювальник, покладаючись на свій досвід та навички.

Зазвичай у зварювальних апаратах регулюються такі основні параметри:

• сила струму;
• час проходження струму;
• зусилля стиску електродів.

У процесі роботи на будь-якому зварювальному апараті слідкувати за станом електродів. Діаметр електрода не повинен збільшуватись. Це призводить до зменшення концентрації тепла у місці з'єднання деталей. Діаметр електрода повинен бути таким самим, як і отримана згодом зварювальна точка. Площина контакту електрода з металом зачищають плоским напилком або шліфувальною шкіркою.

Необхідно пам'ятати, що електроди виготовляються зі спеціальних матеріалів - міді та жароміцних бронз, які здатні зберігати розміри та форму при високих температурах (до 600 0С), проте в процесі експлуатації вони швидко зношуються та втрачають свою форму. Тому треба не тільки стежити за станом форми електродів, а й вчасно проводити їхню заміну.

Усі апарати можна класифікувати за такими основними ознаками:

• призначенню;
• розташування електродів;
• пересування;
• способу автоматизації.

За призначенням апарати ділять на машини загального призначення і призначені щодо конкретних робіт (пеціалізовані). Апарати загального призначення застосовуються у побутових та виробничих цілях при виконанні разових робіт. Вони характеризуються невеликими розмірами та вагою, легко транспортуються та працюють, як правило, від побутової електричної мережі.

Спеціалізовані апарати використовуються для виробничих цілей при великосерійному та масовому виробництві однотипних виробів. Це дозволяє максимально збільшити продуктивність. Характеризуються великими габаритами, харчування в них часто здійснюється від електричної мережі 380 В. До них відносяться спеціальні споттери та машини, призначені спеціально для кузовних робіт.

Електроди у машин можуть розташовуватися так:

• один навпроти одного;
• поруч один з одним (паралельно).

У першому випадку електроди з двох сторін одночасно стискають деталі, що зварюються, а в другому – електроди спираються з одного боку деталей. Такі кліщі називаються двоточковими.

За способом пересування апарати можуть бути 3 видів:

• стаціонарні;
• підвісні;
• мобільні.

У стаціонарних машинах для точкового зварювання деталі переміщують під машину, а підвісних і мобільних відбувається установка апарата в положення зварювання. Зазвичай у ремонтних цілях використовують зварювальні кліщі. Вони мають невеликі розміри та дозволяють виконувати точкове зварювання за місцем проведення ремонтних робіт.

За способом автоматизації обладнання може бути:

• ручним;
• автоматичним.

Основним параметром при виборі необхідної тих чи інших цілей машини є сила зварювального струму і довжина важелів з електродами. Саме це визначає, яку товщину деталей можна зварювати, який метал та з якими габаритами. Зазвичай виробник це вказує на паспорті на конкретну модель апарату для точкового зварювання. Найпростіший апарат для точеного зварювання можна цілком.

Порядок роботи апаратів точкового зварювання

Деталі, що підлягають з'єднанню, накладаються внахлестку один на одного. Потім вони встановлюються між електродами та закріплюються. Далі відбувається пропускання струму великої сили (близько 5000 А) і невеликої напруги (4В). Ці значення залежать від толщини деталей, що зварюються. Це викличе швидке нагрівання металу в місці контакту на всю товщину деталей. Відбудеться його плавлення.

Нагрів здійснюється подача імпульсу зварювального струму. Його тривалість трохи більше 0,1 сек, або навіть менше, залежно та умовами зварювання. За цей час він розплавить метал у зоні з'єднання та утворює рідкий метал. Після зняття ще деякий час деталі утримуються під тиском. Це робиться для того, щоб метал остигнув і закристалізувався. Притискання деталей відбувається на момент дії зварювального імпульсу. Це дозволяє запобігти виплеску металу із зони утворення точки.

Дефекти контактного точкового зварювання

Усі дефекти, які можуть виникнути при контактному точковому зварюванні, можна розділити на видимі та невидимі (внутрішні). До видимих ​​дефектів відносять:

• тріщини;
• пропалювання;
• розриви металу;
• вириви точок;
• темну поверхню точок;
• вм'ятини;
• неправильна форма точок.

До невидимих ​​дефектів відносять:

• непровар:
• внутрішні тріщини, виплески, раковини та пори.

Цьому сприяє неправильно підібрана технологія зварювання, неправильна підготовка металу до зварювання, недостатнє охолодження електродів у процесі зварювання, зношування поверхні електродів та інші фактори, які негативно позначаються на якості виробу. Виявити зовнішні дефекти можна відразу, а внутрішні лише спеціальними методами неруйнівного контролю, що застосовуються на виробництвах, що виробляють вироби відповідального призначення.

У магазинах, включаючи інтернет-магазини, можна придбати апарати від провідних світових та вітчизняних виробників зварювального обладнання.

Особливою популярністю та гарним попитом користуються апарати компанії G.I.Kraft з Німеччини, зварювальні апарати BlueWeld, що виготовляються в Італії, компанії Forsage з України, мобільні апарати «КРАБ» виробника з України та інші. Всі вони відзначаться чудовими якісними характеристиками, інноваційними технологіями виготовлення та високою продуктивністю. Величезний асортиментний ряд дозволяє вибрати апарат під конкретні потреби із чудовими характеристиками, який прослужить тривалий час.

Це з'єднання металів шляхом плавлення та стискання їх за допомогою струму в одній або кількох точках. Сучасний апарат контактного точкового зварювання забезпечує високу продуктивність, якість та надійність роботи, а також є екологічно чистим, що теж важливо. Даний вид зварювання використовується в багатьох сферах виробництва, дуже часто, наприклад, при зварюванні металевих листів в автомобілебудуванні або на виробництві для виготовлення різних сіток і каркасів. Точкове зварювання як процес легко піддається механізації та автоматизації, дозволяючи знизити витрати на трудомістку працю робітників.

Устаткування контактної точковоїзварювання має розгалужену класифікацію: машини діляться на стаціонарні та підвісні, з одностороннім та двостороннім підведенням струму; з пневматичним та пневмогідравлічним механізмом стиснення електродів; за кількістю точок верстат контактного зварювання може бути одноточковим, двоточковим і багатоточковим (останній - найпродуктивніший).

Незалежно від типу та виду, будь-яка машина контактного точкового зварювання має електричну та механічну частини, пневмо- або гідросистему та систему водяного охолодження. Процес зварювання здійснюється таким чином: метал нагрівається в місці перетину стрижнів, оплавляється і під дією зусиль, що стискають, відбувається скріплення стрижнів. Міцність зварювання в даному випадку залежатиме від розмірів зварної точки, які в свою чергу обумовлені формою та розмірами контактної поверхні електродів, силою струму, часом його протікання, а також від сили стиснення та поверхні деталей, що зварюються.

Верстат точкового зварювання доцільно використовувати, якщо потрібно виконати роботи з деталями мінімальних розмірів. Контактне точкове зварювання не надто енерговитратний процес, зате дозволяє досягти високої надійності з'єднань.

Принцип контактного зварювання - обов'язкове використання протягом точно розрахованого часу тепла та двостороннього тиску.
Електричний струм виникає між двома катодом та анодом, які стискають дві металеві пластини. При цьому в точці стиснення створюється шар розплавленого металу, що зумовлено підвищенням температури, викликаним опором металу електричного струму. Як правило, електроди виготовлені з металу з високим вмістом Cu, оскільки мідь характеризується меншим опором електрики. Додатковим фактором, що сприяє з'єднанню та перешкоджає виплеску рідкого металу із зварювальної ванни, служить механічний тиск, що виробляється катодом та анодом.

Устаткування контактного зварювання складається з наступних вузлів:

• Зварювальний трансформатор, укладений у твердий корпус;
• Електроди, приєднані до зварювального трансформатора провідниками;
• Вузол передачі тиску електродів на пластини, що з'єднуються;
• Вузол регулювання зварювального струму;
• Реле, що перериває подачу електроенергії на трансформатор;
• Пристрій контролю часу (таймер);
• Радіатор для водяного охолодження електродів.

Метали, які у промисловості, мають різні характеристики опору електричному струму. Відрізняється і час, необхідне розплавлення металу в точці дотику.

Апарат контактного точкового зварювання влаштований таким чином, що весь процес протікає у чотири етапи:

• Стиснення без подачі електричного струму;
• Подача зварювального струму;
• Утримання, у якому електроди залишаються колишньому положенні після відключення зварювального струму і продовжують чинити механічний тиск;
• Вимкнення.

Зварювальний апарат контактного точкового зварювання може бути двох типів - трансформатор та випрямляч. У першому випадку пристрій працює від мережі змінного струму. Трансформатор, що входить у схему, перетворює високу електричну напругу на низьку (1,0 - 25,0 V). Другий тип обладнання використовує принцип випрямлення змінного електричного струму та перетворення його на постійний. Дані пристрої більш ефективні, оскільки можливе продукування вищого зварювального струму. Крім цього, випрямлячі менш вимогливі до первинного електроживлення.
Обов'язковою умовою якісного зварювання є контроль часу дії та механічного тиску, що надається зварювальними електродами.

Способом контактного точкового зварювання з'єднують такі метали:

• Холоднокатана сталь;
• Сталь із струмопровідним покриттям;
• Хромонікелева сталь;
• Алюмінієві метали;
• Мідні сплави – лише тонкі листи з обов'язковим тестуванням.

Особливості застосування різних способів контактного зварювання

В даний час одним з найпродуктивніших методів отримання нероз'ємних з'єднань є Контактна сварка. Застосовується обладнання, у тому числі машина точкового зварювання, у різних галузях промисловості, завдяки методу можна досягти високого ступеня механізації, автоматизації, роботизації виробництва. Будь-який апарат контактного зварювання використовує наступний принцип - короткочасне нагрівання деталей до пластичності електричним струмом з одночасним застосуванням зусилля стиснення. Швидкість нагрівання та пластичної деформації при цьому висока. У промисловості поширені кілька способів контактного зварювання. Апарат точкового зварювання використовується приблизно у 80 відсотках з'єднань. Метод широко застосовують у радіоелектроніці, виробництві автомобілів, вагоно-і літакобудуванні, будівництві. Наприклад, конструкція сучасного авіалайнера налічує мільйони зварних точок. Товщини деталей, що зварюються, варіюють від декількох мікрон до 0,03 м.

Стикове зварювання, займаючи друге місце (близько 10%) оплавленням, застосовується в будівництві трубопроводів, залізничних колій, автомобільної промисловості. За допомогою методу з'єднують безстикові залізничні шляхи, труби різного діаметру, обіддя коліс. Діапазон використовуваних матеріалів досить широкий – конструкційні сталі, латунь, сплави кольорових металів.

На третє місце в області застосування (~ 7%) виходить шовне контактне зварювання. Особливо добре зарекомендував себе метод при виробництві герметичних резервуарів, у тому числі таких, які передбачається використовувати під тиском. За допомогою шовного зварювання виготовляють паливні баки літаків, автомобілів, плоскі опалювальні радіатори, ємності пральних машин, холодильні шафи та ін. Метод стикового зварювання опором використовується з обмеженнями, оскільки рівномірне нагрівання торцевих закінчень забезпечити не вдається. Внаслідок цього надійний контакт на всій поверхні стику не може бути отриманий. Застосовують спосіб при з'єднанні виробів малого круглого перерізу (дроту, стрижнів, труб та ін.). Близько 3% з'єднань посідає рельєфну зварювання. Як приклад використання методу можна вказати: в автомобілебудуванні - кріплення до капоту транспортних засобів скоби; в радіоелектроніці - кріплення до тонких деталей дроту та ін.

ЕЛЕКТРОКОНТАКТНЕ ТОЧКОВОЕ ЗВАРЮВАННЯ

Мета роботи: вивчити технологічний процес електроконтактного точкового зварювання; визначити його відмінності; ознайомитись із влаштуванням машини МТ-1606; виконати зварювання зразків з метою визначення оптимального режиму.

Загальна схема утворення з'єднання

Весь процес утворення сполуки умовно складається з окремих фізичних процесів, які залежно від участі у формуванні сполуки поділяють на основні та супутні.

При точковому зварюванні деталі 1 збирають внахлест або з отбортовкой, щільно затискають між електродами 2 зварювальної машини, нагрівають короткочасним (0,01...0,5 с) імпульсом електричного струму великої сили (до десятка кіло-ампер) при незначній напрузі (3 ...12), внаслідок чого створюється з'єднання на окремих ділянках контакту, які називаються точками. Створення з'єднання відбувається за схемою, що складається з етапів І-ІІІ.

Перший етаппочинається з моменту стиснення деталей силою Fсв, що викликає пластичну деформацію мікрорельєфу в контактах електрод – деталь та деталь – деталь.

Наступне включення струму I та нагрівання металу полегшують процеси вирівнювання мікрорельєфу, руйнування поверхонь плівок та формування електричного контакту.

Теплове розширення при точковому зварюванні відбувається в умовах стиснення і супроводжується виникненням нерівномірного розподілу внутрішніх напруг, які разом з зовнішніми силами Fсв, що постійно діють, викликають незворотні об'ємні пластичні деформації (напрямок максимальної деформації 3).

Теплове розширення металу області контакту деталь - деталь є причиною утворення зазору між деталями.

До розплавлення металу зменшення σд і надлишок металу за рахунок дилатометричного ефекту компенсуються незначним розведенням електродів, а також витісненням частин металу в зазор, що забезпечує на внутрішньому контакті рельєф - пояс ущільнювача 4, який обмежує розтікання зварювального струму.

На першому етапі супутні процеси через відносно малу деформацію та низьку температуру зони зварювання не набувають великого розвитку.

Другий етапхарактеризується розплавленням металу і утворенням ядра 5. У міру проходження струму ядро ​​зростає до максимальних розмірів - по висоті hя і діаметру dя (розміри ядра або шва регламентуються ГОСТ 15878-79, ГОСТ 14098-85 і визначаються з умов забезпечення необхідного рівня . При цьому відбувається перемішування металу 6, видалення поверхневих плівок та утворення металевих зв'язків у рідкій фазі. Ядро виникає в зоні, де досягається найбільша щільність струму та меншою мірою впливає теплообмін з електродами.

При розплавленні в замкнутому обсязі різко збільшується об'єм металу ядра, виникають електромагнітні сили і, як наслідок, виникає гідростатичний тиск, що визначається загальним балансом напруги в зоні зварювання. Дилатометричний ефект та загальне зменшення σд компенсується подальшим розсуненням електродів та витісненням у зазор деформованого металу. Це сприяє створенню не тільки рельєфу, який обмежує розтікання струму, але й герметизацію литого ядра, запобігаючи розбризкуванню металу та його контакту з атмосферою.

Внутрішня межа металу паска має температуру, близьку до температури плавлення, та низьке значення σд; відповідно, температура зовнішнього кордону нижче, а σд більше. Метал паска знаходиться в об'ємно-напруженому стані, при цьому напруження прагнуть збільшити зазор між деталями. Такий характер деформації приконтактної області деталей викликає "осідання" металу та виникнення вм'ятин 8 (розмір с) на поверхні від електродів.

З появою розплавленого ядра з'являється небезпека розбризкування, внаслідок теплопровідності нагрівається шовна зона, змінюється вихідна структура металу, спостерігається масоперенесення у контакті електрод – деталь (супутні процеси).

Третій етаппочинається після вимкнення зварювального струму -відбувається інтенсивна кристалізація ядра (hя, dя), яка закінчує створення нероз'ємного з'єднання деталей у місці зіткнення. Метал точок має дендритну структуру.

Під час кристалізації триває теплопередача в навколошовну зону та зміна структури металу в ній, відбувається усадка металу, внаслідок чого в ньому створюються усадкові порожнини та раковини; в ядрі виникають розтягувальні напруги, які є причиною виникнення тріщин і під впливом яких можливе руйнування неміцної точки.

Для зниження рівня залишкової напруги і запобігання усадкових тріщин і раковин потрібні значні зусилля Fків. Висока якість зварювання та максимальна продуктивність процесу для даної товщини, форми та матеріалу виробів визначаються правильністю обраного режиму зварювання.

Якість з'єднань також залежить від техніки зварювання, форми електродів, якості збирання та підготовки поверхні, зварювального обладнання, системи контролю та інших конструктивно-технологічних факторів.

Параметри режиму точкового зварювання

Основними параметрами режиму точкового зварювання є зварювальний струм Iсв (амплітудний або діюче значення), тривалість або час проходження струму tсв, зусилля стиснення деталей електродами Fсв, зусилля та тривалість проковки Fпр, tпр, діаметр робочої поверхні електрода е або радіус сфери.

Вихідними даними для визначення перелічених параметрів є фізико-механічні властивості металу і товщина деталей, що зварюються.

Режими можна встановити розрахунково-експериментальним методом чи експериментально. Залежно від властивостей матеріалів для точкового зварювання рекомендують так звані м'які або жорсткі режими. М'які режими - невеликий струм зварювання та великий час зварювання; жорсткий режим – великий струм зварювання, невеликий час зварювання.

Є багато рекомендацій щодо режимів (у вигляді таблиць, номограм, графіків). Ці режими орієнтовні та потребують перевірки перед зварюванням і часто коригуються з урахуванням умов підготовки поверхні, збирання, складу обладнання та ін.

Коригування проводять на зразках-свідках з використанням залежності параметрів литого ядра від параметрів режиму. Наприклад, якщо діаметр недостатній, збільшують зварювальний струм Iсв.

Щоб уникнути виплесків збільшують Fпр, dэ, Rэ. Якщо ядро ​​має тріщини, збільшують Fпр наближаючи його збільшення часу до моменту вимкнення струму, а також уповільнюють кристалізацію, модулюючи задній фронт струму. Зусилля прикладають до проходження металу через ТВК; tпр збільшують при збільшенні товщини і зменшенні теплопровідності металів, що зварюються (на жорстких режимах і високих швидкостях кристалізації його зменшують).

Якість і, зокрема, міцність зварювального з'єднання залежать від розмірів литого ядра (hя, dя), а також стану металу, ступеня зниження його міцності у шві та зоні термічного впливу, виду навантажень, рівня дефектів.

Параметри режиму мають різний вплив на діаметр ядра і, відповідно, на міцність. Зі збільшенням Iсв або tсв, коли інші параметри постійні, міцність збільшується спочатку швидко, потім повільніше, з утворенням ядра. Але за надмірних Iсв і tсв розміри ядра починають зменшуватися внаслідок посилення внутрішніх виплесків, появи різних дефектів. Зі збільшенням Fсв і de міцність також спочатку збільшується у зв'язку зі збільшенням діаметра ядра, а потім починає зменшуватися через різке збільшення площі контактів, зменшення щільності струму.

Зі зменшенням товщин деталей щільність зварювального струму збільшується. Для матеріалів з низьким питомим опором потрібно струм більше, ніж для матеріалів з високим питомим опором. При високій теплопровідності та температуропровідності металу зварювання проводять на жорстких режимах, тобто зменшують час проходження зварювального струму та збільшують його силу.

Якщо зварюють деталі різної товщини, робочі параметри режиму вибирають найтоншою з них. Зварювання деталей з різною товщиною (при співвідношенні товщин >1:3) утруднене (мал. а) через відсутність надійного проплавлення більш тонкої деталі (s1

Щоб уникнути цього, рекомендуються жорсткі режими зварювання або з боку тонкої деталі використовувати електроди з меншим перетином або електроди виготовляють з металу з меншою теплопровідністю, ніж з боку товстої деталі.

При зварюванні деталей з різних матеріалів через неоднакове виділення тепла діаметр ядра і глибина проплавлення збільшуються в деталях з більш високим питомим опором та меншим коефіцієнтом теплопровідності (деталь 2).

При зварюванні деталей із застосуванням електродів різних розмірів та форми контактуючих поверхонь ядро ​​зміщується до електрода з меншою контактною поверхнею (електрод 2), де більша щільність струму.

Стан поверхні (контактний опір) деталей істотно впливає на розподіл тепла при зварюванні і, як наслідок, на розміри та міцність точок.

Для забезпечення стабільності контактного опору деталі перед зварюванням зазвичай зачищають (травленням або механічною обробкою) або покривають тонкою плівкою оксидів з невеликим та постійним за величиною опором.

Типовий технологічний процесвиробництва зварювальних вузлів та виготовлення точкового зварювання складається з таких операцій: виготовлення деталей-заготовок, підготовка їх поверхонь до зварювання, складання, прихватка, зварювання, виправлення, механічне оброблення та антикорозійний захист.

Для точкового зварювання застосовують різні типи машин: змінного струму, низькочастотні, постійного струму, конденсаторні. Потужність машин – від 5 до 1000 кВт.

Машини змінного струму найбільш поширені у всіх галузях машинобудування, вони простіше і дешевші за інші машини.

Будова машини МТ-1606

Машина змінного струму МТ-1606 призначена для точкового зварювання конструкційних та високолегованих сталей, титанових сплавів завтовшки від 0.8 до 6.5 мм. Можливе також зварювання деяких кольорових мідних сплавів (латуні, бронзи та ін.) завтовшки до 1.2 мм. Максимальна потужність машини – 95 кВт, номінальний зварювальний струм – 16 кА, максимальна кількість точок за хвилину – 200.

Пневматична системазабезпечує стиснення та утримання зварюваних деталей 1, у стислому стані під час всього циклу зварювання.

Повітря з мережі через повітряний фільтр 13, регулятор тиску 12, маслорозпилювач 11 та електромагнітний пневмоклапан 10 проходить в залежності від положення золотника клапана через дросель (10-6,10-4), які регулюють швидкість подачі повітря в порожнині циліндра:
- у нижню порожнину циліндра 4, здійснюючи підйом нижнього поршня до упору у верхній поршень 7;
- у середню порожнину 6 (через верхній шланг та шток верхнього поршня), здійснюючи опускання нижнього поршня та стиснення деталей.

Робочий тиск повітря встановлюють за допомогою регулятора 12, контролюють по манометру.

Верхній поршень служить для налаштування нижнього ходу. Настроювання ходу здійснюється за допомогою регулювальної гайки 9 на штоку верхнього поршня. Для установки робочого ходу верхнього електрода пневмоциліндр (над верхнім електродом) потрібно подати повітря, відкривши кран управління 14. Верхній поршень опуститься до упору у верхню кришку циліндра регулювальної гайки.

Кран управління положенням верхнього поршня 5 служить для подачі та скидання повітря верхньої порожнини циліндра. При скиданні повітря верхній поршень піднімається вгору до упору кришку циліндра і електроди розійдуться на максимальну відстань.

З нижнім поршнем через шток пов'язаний верхній електродотримач 2, на якому закріплений верхній електрод 2. Нижній електродотримач та електрод нерухомі.

Маслорозпилювач 11 змащує рухомі частини. Масло з маслорозпилювача захоплюється повітрям, що проходить, і змащує клапан, пневмоцліндр і поршні.

Електрична схема машини.Джерелом живлення МТ-1606 є трансформатор ТР, який складається з магнітопроводу броньового типу, первинної та вторинної обмоток. Вторинна обмотка має один виток із товстої мідної шини. Змінюючи перемикачем ступенів ПС кількість секцій первинних котушок, включених в електричну мережу, ступінчасто регулюють потужність машини.

Автоматичний вимикач АВ вимикає машину, якщо в мережі машини є коротке замикання або перегріється.

Тиристорний вмикач КТ має два тиристори, які включені зустрічно-паралельно, що дозволяє пропустити на первинну обмотку трансформатора змінний струм. Тиристори відкриваються тоді, коли на їх електроди, що управляють, подаються імпульси управління від регулятора циклу зварювання.

На машинах такого типу є можливість плавного регулювання потужності машини за рахунок синхронного зміщення фази імпульсів управління щодо хвиль напівперіодів змінного струму.

Регулятор циклу РЦ забезпечує автоматичне керування машиною. Він є електронно-релейним пристроєм, який включає і вимикає в певній послідовності електромагнітний пневмоклапан і тиристорний контактор, завдяки чому в потрібний момент відбувається стиснення деталей, включення і вимкнення струму, підйом верхнього електрода.

У машині МТ-1606 електродотримачі, електроди та тиристорний контактор охолоджуються проточною водою. Вода, що подається на охолодження тиристорів, проходить через гідроклапан. Якщо подача води припиняється, гідроклапан розмикає керуючий ланцюг тиристора і зварювальний струм не вмикається.

Порядок роботи машини

Загальний цикл зварювання однієї точки tц складається зі стиснення деталей tсж, зварювання tсв, проковування tпр та паузи tп.

Стиснення деталей відбувається при натисканні на педальну кнопку КП. Стиснене повітря через електромагнітний пневмоклапан подається в середню порожнину циліндра, опускаючи нижній поршень, пов'язаний з верхнім електродотримачем і електродом.

Після стабілізації зусилля стиснення (заданий проміжок часу tсж) регулятор циклу подає сигнал на електроди тиристорів, включається зварювальний струм, ланцюг замикається через стовпчик металу, затисненого між електродами. Після закінчення tсв струм вимикається.

Після цього для кристалізації розплавленого металу зварної точки (з метою зменшення зварювальних напруг та деформацій) деталі деякий час залишають під тиском (проковування).

Після закінчення проковки регулятор циклу розмикає ланцюг живлення електромагнітного пневмоклапану, золотник змінює своє положення і повітря подають у нижню порожнину циліндра. Нижній поршень піднімається нагору, звільняючи зварені деталі. Електроди під час паузи, необхідної заміни деталей, будуть розведені, та був цикл зварювання повторюється.

Для виконання зварювання однієї точки потрібно: перемикач роду роботи встановити в положення "Одиночний цикл", один раз натиснути та відпустити педаль.

Для виконання великої кількості точок можна працювати у режимі "Автоматична робота". Педаль керування при цьому потрібно тримати весь час у натиснутому положенні.

Підготовка до роботи

1. Подати повітря в машину, навіщо включити компресор, підняти тиск у ресивері до 5 атм та відкрити вхідний вентиль машини.
2. Налаштувати машину на потрібний режим зварювання:
   1. хід верхнього електрода - вибирається залежно від конфігурації вузлів і деталей, що зварюються, і встановлюється за допомогою гайки, що накручується на шток верхнього поршня (при налаштуванні ходу користуються краном управління, який після налаштування потрібно встановити в праве положення);
   2. силу стиснення деталей - вибирають залежно від товщини і роду матеріалу, що зварюється, налаштовується гвинтом повітряного регулятора і контролюється манометром. Вона повинна бути такою, щоб забезпечити хороший контакт між деталями та електродами (залежність зусилля стиснення на електродах від тиску по манометру наведена у таблиці на машині);
   3. ступінь потужності (визначає величину струму) - вибирають залежно від товщини та роду матеріалу, що зварюється. Вона встановлюється за допомогою трьох ножових перемикачів, що знаходяться всередині машини - праворуч (залежність ступеня потужності від положення перемикачів зазначена у таблиці машини);
   4. часи стиснення, зварювання, проковування, паузи – встановлюються за допомогою перемикачів регулятора циклу, розташованого в нижній частині машини. Час кожної операції регулюється не більше 1-198 періодів, тобто у межах 0.02-3.96 з, через 0.02 з (період змінного струму частотою 50 Гц), на перемикачах розміщених зліва встановлюються одиниці періодів - десятки.
      Ступінь потужності і сила стиску вибираються в залежності від товщини і роду матеріалу, що зварюється.
3. Увімкнути рубильник мережі та автоматичний вимикач.
4. Випробувати роботу машини без зварювального струму, для чого вимкнути тумблер "Зварювальний струм", натиснути на педаль управління і після правильно відпрацьованого циклу зварювання включити тумблер.

Методика роботи

1. Ознайомиться із сутністю контактного точкового зварювання.
2. Встановити особливості формування ядра зварювальної точки.
3. Встановіть вплив параметрів режиму на параметри зварного з'єднання.
4. Ознайомитись із будовою машини МТ-1606.
5. Провести тренувальне зварювання відповідно до "Порядку роботи машини".
6. Встановити режим зварювання (за вказівкою викладача), зварити зразки, перевірити на міцність зварювальні з'єднання.
7. Скласти звіт, зробити аналіз одержаних результатів.

Таблиця 1 - Протокол режиму зварювання та випробування зразків

Обладнання та матеріали

1. Пост для контактного зварювання.
2. Машина для контактного точкового зварювання МТ-1606.
3. Розривна машина.
4. Зварювальні матеріали: листові зразки з вуглецевої та низьколегованої сталі товщиною 0,5...1,2 мм.

1. Схема контактного точкового зварювання.
2. Особливості формування ядра точки, параметри режиму та їх вплив на параметри зварювального з'єднання.
3. Принципова схема машини МТ-1606 Технічні дані, специфікація основних вузлів.
4. Результати досліджень (табл.1).
5. Графік залежності F = f(tсв).
6. Аналіз одержаних результатів. Висновки (обґрунтування оптимального режиму зварювання).

Контрольні питання

1. Де виділяється тепло при точковому зварюванні?
2. Опишіть цикл зварювання однієї точки, її характерні розміри?
3. Назвіть основні параметри точкового зварювання?
4. Як впливають параметри режиму якості з'єднання?
5. Як уникнути виплеску металу, не знижуючи міцності точки?
6. Як змінити параметри режиму зварювання, якщо товщина деталей, що зварюються: -збільшилася, -зменшилася?
7. Навіщо потрібна проковка?
8. Розкажіть про призначення вузлів електричної схеми, пневмосхеми?
9. Як налаштувати точкову машину на максимальний зварювальний струм (зробити це практично)?

Налаштування контактних машин полягає у підготовці машини до роботи, виборі режиму зварювання та налаштуванні машини на цей режим, підтримці режиму шляхом збереження постійних величин параметрів зварювання.
Основними параметрами при точковому та рельєфному зварюванні є зварювальний струм, час протікання струму, зусилля на електродах. При автоматичній роботі машини враховується час опускання верхнього електрода та стиснення електродами виробу, що зварюється, час проковки металу зварної точки після вимикання струму і час паузи, необхідний для підйому верхнього електрода, звільнення зварюваного виробу і його знімання або пересування.
При шовному зварюванні враховується час зварювання та паузи між імпульсами струму та швидкість руху виробу.
При зварюванні на стикових машинах до основних параметрів входять також установча довжина, загальна величина опади, величина опади під струмом і без нього, швидкість оплавлення і опади.
При точковому і шовному зварюванні зварювальний струм підбирають залежно від товщини деталей, що зварюються. Зміна зварювального струму провадиться перемикачами щаблів зварювального трансформатора. При роботі на машинах, забезпечених переривниками струму, тонше регулювання струму здійснюється шляхом зміни кута запалювання ігнітронів.
Залежно від матеріалу і конфігурації деталей, що зварюються, зварювання можна вести на жорстких і м'яких режимах. Жорсткі режими зварювання характеризуються великими струмами та зусиллями на електродах, малою тривалістю зварювання. Застосування жорстких режимів дозволяє порівняно з м'якими режимами збільшувати темп роботи машини та отримувати якісніші зварні з'єднання.
Час зварювання в сучасних машинах регулюється в широкому діапазоні за допомогою електронних регуляторів часу та інших пристроїв, що вимикають.
У стикових машинах велике значення має зусилля опади. Якщо для вибраного перерізу деталей зусилля опади недостатньо, досягти стабільності результатів зварювання не можна.
При налаштуванні стикової машини слід звертати увагу, щоб струм не вимикався раніше початку опади. Для цього необхідно передбачати величину осаду деталей під струмом.
Установчу довжину можна регулювати положенням рухомої плити щодо нерухомої. Зміна настановної довжини призводить до порушення режиму зварювання.
При стиковому зварюванні струм підбирається за перерізом деталей, що зварюються.

Популярні статті

Склоблоки - елітний матеріал

Основними програмованими параметрами процесу точкового або роликового зварювання є струм, зусилля стиснення електродів, тривалість їхньої дії та геометрія робочої поверхні електродів. Параметри процесу, як прийнято, вважатимемо заданими, якщо вони вказані для одиничного циклу формуванні окремої зварної точки як у разі точкового, так і роликового зварювання. У зв'язку з тим, що отримання зварного з'єднання з заданими властивостями міцності, в більшості випадків, тотожно отримання з'єднання і заданими розмірами зони розплавлення, діаметр ядра і проплавлення будемо застосовувати в якості критерію якості процесу. Це дозволяє виключати з розгляду конструкцію зварного вузла, металургійні особливості формування з'єднання тощо.

Відомо, що при роликовому та точковому зварюванні можливе досить велике поєднання величин струму та зусилля, які задовольняють задачі формування литого ядра із заданими розмірами. Це свідчить про те, що параметри процесу неоднозначно залежать від властивостей металу, що зварюється, і його товщини. Їх величина та поле допуску залежать від режиму зварювання та застосовуваного обладнання. У ряді випадків саме обладнання визначає режим зварювання. За всіх інших рівних умов, як стабільність властивостей металу, якість його підготовки, ідентичність електродів та ін, найбільш стабільні результати зварювання багатьох металів доручаються на машинах, що працюють з використанням енергії, запасеної в конденсаторах. Якщо режими зварювання, характерні для конденсаторних машин, застосовувати при зварюванні на низькочастотних машинах, результати будуть нестабільними. Допуск на розкид величини струму і тривалість його дії, що автоматично задані виходячи з режиму зварювання на конденсаторній машині, не можуть бути витримані при зварюванні на низькочастотній машині. Тому для ослаблення тісноти зв'язку з розмірами ядра тих параметрів процесу, якими в даній ситуації точно управляти не вдається, режим зварювання змінюють, задовольняючи мінімальним вимогам до якості. У наведеному прикладі нестабільність амплітуди струму та тривалості його дії компенсується тим, що переходять до м'яких режимів, тобто. знижують кілька амплітуду струму та збільшують тривалість його дії. Така зміна не є поліпшенням, незважаючи на збільшення допуску на амплітуду струму і тривалість його дії, оскільки жорсткішими стають вимоги до інших параметрів процесу, наприклад до геометрії робочої поверхні електродів. Крім того, збільшується частота заправки електродів, зменшується їхня стійкість.

Переважні, рекомендовані режими відбивають як властивості зварюваних металів, і з управління процесом, тобто. переваги та недоліки наявного обладнання. У зв'язку з тим, що обґрунтування та вибір режиму зварювання є самостійним завданням, способи вирішення якого досить повно розглянуті у літературі, вважатимемо режими зварювання заданими. Допустимі відхилення параметром процесу приймемо рівними тим відхиленням, які дозволяються для обладнання контактного зварювання.

Існує багато технічних прийомів завдання параметрів процесу через параметри циклу, у тому числі від окремих інтервалів часу між командами на виконавчі пристрої зварювальної машини. Проте з метою забезпечення технологічного циклу зварювання окремої точки можна виділити самостійні етапи, відволікаючись від технічних особливостей пристроїв управління.

Циклограма наведена на рис. 1 відображає особливості завдання параметрів процесу через параметри циклу. Можна вважати, що кожен етап і кожна величина, що характеризує його, є самостійним параметром, так як має відмінне цільове призначення. Очевидно, що на окремих етапах циклувеличини допусків для струму та зусилля будуть різними. Часнеобхідно для того, щоб електроди машини встигли переміститися та стиснути метал із цілком певним зусиллям. На цьому етапі до пристроїв, що відраховує інтервал часу, не висувається жорстких вимог. Аналогічно, у тих випадках, коли застосовується попереднє обтискання, інтервал, протягом якого електроди втискають метал з підвищеним зусиллям, також можна витримувати з низькою точністю. Ці вимоги поширюються і на пристрої, що задають час стиску металу після закінчення дії струму, а також на інтервал, що відповідає розімкнутому стану електродів. Зазвичай, зазначені інтервали циклу умовах виробництва не контролюються. Встановили зусилля стиснення електродіві надають істотний вплив на якість зварних з'єднань і тому підлягають обов'язковому контролю, хоча допустимі відхилення їх від заданого значення, , Різні.

Рис. 1 . Типова циклограма процесу точкового зварювання

Тривалість наростання кувального зусилля є однією з основних характеристик приводу зусилля стиснення електродів і може сильно впливати на утворення макродефектів в литій зоні з'єднання. Внаслідок інерційності механізму стиснення електродів основне прагнення полягає у збільшенні швидкості наростання зусилля. У найкращих зразків машинстановить не більше 0,02 с, рахуючи від моменту подачі команди на виконавчий механізм до моменту часу, колидосягло рівня 2/3 відвстановився. Важливим параметром циклу є інтервал, Визначальний момент включення кувального зусилляпо відношенню до імпульсу зварювального струму. У зв'язку з тим, що навіть відносно мала нестабільність цих параметрів циклу істотно впливає якість з'єднання, їх необхідно періодично контролювати.

Особливе значення мають часові інтервали циклу, і , що характеризують програму зміни струму, а також величини струмуі . Однак точність завдання параметрів циклуі , може бути менше, ніжта .

В результаті досліджень і виробничого досвіду з точкового та роликового зварювання встановлено, що в більшості випадків можна прийняти наступну необхідну точність (в %) відтворення зварювальної машиною основних етапів циклу (див. рис. 1):

Величина зварювального струму,
Тривалість імпульсу зварювального струму,
Величина додаткового імпульсу струму,
Тривалість додаткового імпульсу струму,
Пауза між імпульсами,
Включення кувального зусилля,
Пауза між імпульсами при роликовому зварюванні
Зварювальне зусилля,
Кувальне зусилля,(зусилля обтиснення,)

Наведені значення допустимих відхилень параметрів справедливі для випадків, коли зварювання здійснюється на режимах, що оцінюються як кращі. Усі випадкові відхилення параметрів повинні бути всередині поля допуску. Передбачається, що розподіл густини можливих відхилень близький до нормального розподілу. Застосовуючи контрольно-вимірювальну апаратуру та статистично обробляючи дані вимірювань, можна в кожному конкретному випадку залежно від відповідальності цього виробу задати число допустимих граничних відхилень параметрів. Орієнтовно в середньому число точок, при якому будь-який з параметрів приймає один раз граничне допустиме значення, не повинно бути занадто великим, наприклад, 1 раз на 100...200 точок. Мале допустиме середньоквадратичне відхилення параметрів процесу пояснюється лише тим, що можливість шлюбу залежить від сукупності відхилень всіх параметрів процесу загалом. Крім того, зварювальне обладнання, як правило, є універсальним і розраховують його так, щоб можна було зварювати деталі не тільки з одного конкретного металу, а із сукупності металів, для кожного з яких вимоги до точності завдання хоча б одного параметра були найвищими. Зазвичай, у реальних умовах зазначені граничні відхилення параметрів призводять до шлюбу.

Наприклад, на рис. 2 наведено приватні дані, що характеризують стабільність процесу зварювання деталей товщиною 1,5+1,5 мм із сплаву Д16. Граничні відхилення параметрів процесу, що викликають неприпустиме зниження якості зварювання, знаходяться поза полем допуску, зазначеного вище. Припустимо, що розкид параметрів зварювальної машини не перевищує межі допуску. Ситуації, при якій можливе неприпустиме зниження якості, виникає лише в тому випадку, коли два або більше параметрів одночасно приймають гранично допустимі значення. Рівноймовірні такі несприятливі події:зменшився на 5%,зросла на 10%; зріс на 5%, збільшилося на 10%;та зросли на 5%; і зменшились на 5%;зросла на 10%, зменшилося на 5%;зменшилося на 10%,збільшилося на 5%;зменшилося на 15%,збільшилося на 5%;зменшився на 5%, радіус електродів збільшився із 75 до 200 мм;збільшилося на 10%, а радіус електродів збільшився з 75 до 200 мм. Нехай, ймовірність те, що в названих ситуаціях виникає шлюб, дорівнює 0,5, а граничні відхилення параметрів процесу трапляються в середньому 1 раз на 50 точок. Тоді на кожну тисячу точок у середньому хоча б дві точки не відповідатимуть прийнятому стандарту.

Припустимо, що у 200 точок трапляється одне відхилення кожного параметра, яке виходить за межі допуску і з ймовірністю 0,9 можна стверджувати, що у своїй з'являється шлюб. Тоді можливість появи шлюбу різко зростає і становить приблизно 3% від загальної кількості точок.

Можливі випадкові відхилення в підготовчих операціях, наприклад, погіршилася якість травлення поверхні, погане припасування деталей, має місце різнотовщинність, металу, змінилися його фізичні властивості, сприяють збільшенню загальної кількості випадків шлюбу.

При статистичному аналізі виробництва деталей зі сплаву АМг6 спостерігався розкид параметрів процесу, що оцінюється середньоквадратичними відхиленнями:; , робочої поверхні електродів, опору деталей після травлення. Кількість точок, що не відповідають прийнятому стандарту, становило 5% загальної кількості точок. Очевидно, що до вимірювальної та контрольної апаратури пред'являються дуже високі вимоги по точності, так як гранично допустимі відхилення параметром часом менше 5%. Вимірювальна апаратура має забезпечувати точність на кілька класів вище. На жаль, розробки навіть спеціалізованої апаратури який завжди вдається повністю задовольнити ці вимоги. Тому при розгляді приладів та пристроїв висловлені зауваження про цільове призначення та сферу застосування окремих пристроїв, які мають дещо гірші показники точності, і не задовольняють вирішенню питання в цілому, але з успіхом можуть застосовуватися при вирішенні приватних завдань.