Машина контактной точечной сварки — сфера применения, особенности конструкции

Электрическая контактная сварка считается одним из наиболее универсальных методов выполнения неразъемных соединений различных металлов. В зависимости от того какую конструкцию имеет машина контактной точечной сварки, она может применяться и в бытовых условиях, и в составе мощных производственных линий.

Принцип контактной сварки и его влияние на конструкцию оборудования

Электрический ток способен нагревать металлические изделия при прохождении через них, при определенных условиях происходит плавление материала. Создаваемое усилие сжатия, передаваемое на заготовки, вызывает соединение свариваемых деталей на молекулярном уровне. Данный принцип нашел применение в сварке различных марок стали, цветных металлов, сплавов. Существует несколько разновидностей контактной сварки:

схема точечной сварки

Точечная сварка позволяет формировать сварное соединение (точку) между двумя электродами.
При стыковой сварке соединение заготовок происходит по всему сечению торца свариваемых деталей (трубы, арматура, проволока).
Шовная сварка отличается от точечной тем, что формируется непрерывный ряд сварных точек, образуя сплошной шов.

Исходя из условий создания сварного соединения, машина для контактной сварки, в том числе и стыковой, должна обеспечить выполнение следующих действий:

Создание сварочного тока необходимой (достаточно большой) силы.
Обеспечение необходимого усилия сжатия свариваемых деталей.
Точная дозировка сварочного воздействия по времени.

Именно эти факторы и определяют конструктивное исполнение, которое должна иметь машина контактной сварки, для обеспечения высокого качество и скорости выполнения процесса. Основными узлами агрегата контактной сварки являются:

Понижающий трансформатор или конденсаторная батарея.
Прерыватель электрической цепи.
Устройство, создающее усилие на электродах или между свариваемыми деталями.

Трансформаторы для контактной сварки

Количества теплоты, выделяемой при прохождении электрического тока при контактной точечной или стыковой сварке, учитывая то, что сопротивление металлов незначительно, зависит от величины силы тока. Поэтому трансформаторы машины для сварки должны обеспечивать на вторичной обмотке значительные величины этого показателя. Если в малогабаритных бытовых устройствах сила тока может составлять 3-5 кА, то промышленные установки позволяют достигать значений в 300-500 кА.

В связи с тем, что высокое напряжение во вторичной цепи сварочного аппарата не требуется, трансформаторы, применяемые для контактной сварки должны обладать высоким коэффициентом трансформации. Конструкция этого устройства имеет следующие особенности:

Для получения максимального значения силы тока вторичная обмотка обычно имеет один виток, при этом сечение проводника достаточно велико, данный параметр определяется расчетным путем. Для обеспечения расчетной силы тока проводники из технической меди соединяются параллельно.
Обмотки трансформатора для точеной, стыковой сварки чаще всего имеют дисковое устройство, такая конструкция способствует равномерному распределению нагрузки на все секции. Кроме того, это позволяет добиться лучшего охлаждения обмоток.
В связи с тем, что машина работает в режиме постоянных высоких нагрузок, возникает необходимость в усилении защиты обмоток от воздействия высоких температур, атмосферной влаги или конденсата. Для этой цели обмотки трансформатора покрываются специальным полимерным термостойким компаундом, который обеспечивает герметичность проводников.
Для снижения рабочей температуры обмоток, трансформаторы должны быть обеспечены эффективной системой охлаждения. Установки небольшой мощности могут иметь воздушное охлаждение, а для высокомощных агрегатов необходимо применять водяные устройства для снижения температуры, именно они считаются наиболее эффективными.
Машина для контактной сварки работает в режиме частого пуска, в промышленных устройствах эта частота может доходить до 400-500 включений в минуту. В связи с этим возникают значительные механические нагрузки, поэтому трансформатор должен иметь конструкции с определенным запасом прочности.
Чаще всего трансформатор такого типа имеет сердечник броневого типа, это определено именно возможностью высоких нагрузок. Допускается, при изготовлении машин малой мощности, применение сборного сердечника из пластин.
Регулировка силы сварочного тока осуществляется при помощи устройств, работающих в первичной цепи. В контактной сварке применяется секционирование первичной обмотки, когда отдельные ее элементы подключаются в разном порядке, или электронное управление процессом. При этом используют тиристорные схемы, позволяющие добиться плавной и точной регулировки.

Контактная точечная сварка при помощи трансформаторных машин обладает существенным недостатком. Неравномерная нагрузка и высокая частота включений оказывает негативное влияние на питающую сеть, возникает так называемый перекос фаз, особенно это характерно для однофазной машины. Для устранения такого влияния применяется конденсаторная машина контактной сварки, которая значительно отличается своими характеристиками.

Конденсаторная сварка

Машина конденсаторной сварки позволяет создать равномерную нагрузку на электрическую сеть предприятия. Она может применяться для точечной контактной, стыковой и некоторых других видов сварки. Принцип действия, по которому работает машина, основан на использовании накопленной в конденсаторных батареях электрической энергии. При этом заряд элементов происходит постоянно, что делает нагрузку на сеть равномерной, не оказывающей на нее негативного влияния.

Для стыковой сварки применяют установки бестрансформаторного типа. В данном случае накопленный заряд протекает через свариваемые детали в момент их соприкосновения. Под действием определенного усилия происходит сваривание исходных деталей. Данный способ позволяет допиться высокой точности продолжительности импульса и его мощности, достигается это изменением емкости конденсаторов.
Контактная, а также шовная сварка осуществляется с применением трансформаторного способа. В этом случае разряд конденсатора осуществляется на первичную обмотку понижающего трансформатора, то есть принцип работы не изменяется, разница заключается именно в применении аккумулированной энергии.

Конденсаторная сварка

Конструктивно контактная сварочная машина конденсаторного типа состоит из двух основных узлов — зарядной и разрядной части. Применяемые схемы могут значительно отличаться в устройствах различных производителей, но выполняют одни и те же функции:

Обеспечение заряда батареи до необходимой величины, причем в определенное время. Для этой цели применяется повышающий трансформатор.
Выделение сохраненной энергии на свариваемых деталях или электродах, при этом возможна как полная, так и частичная разрядка батареи.

Именно принцип конденсаторной сварки применяется при изготовлении малогабаритных сварочных устройств небольшой мощности. Такая машина для контактной сварки может применяться в быту. Она отличается небольшими размерами, может работать от обычной электрической сети. В основном такие аппараты применяются для стыковой сварки шпилек, болтов, других элементов различного сечения. Несмотря на скромные габариты, такая машина своими возможностями не уступает более мощной технике. Более того, подобные устройства можно вполне смонтировать своими руками, конечно в производственных масштабах их нельзя будет применить, но для ограниченных личных целей хватит вполне.

Конструкция привода сжатия

Если с электрической частью машин для стыковой и точечной сварки все более или менее понятно, существенных различий в конструкции нет, то механизм создания необходимого для сварки усилия может существенно отличаться. При этом именно он определяет сферу применения оборудования.

Существует два основных подхода к конструкции механизма сжатия, благодаря которой осуществляется контактная точечная сварка.

Стационарная машина представляет конструкцию в едином корпусе. Усилие может передаваться на электроды посредством механических или пневматических механизмов. Применяемые приводы позволяют менять величину прилагаемого усилия в широких пределах.

Механические устройства сжатия обуславливают меньшую стоимость оборудования, в то время как пневматические позволяют осуществлять более точную регулировку режимов работы.

Отдельно стоит оборудование для комплектации автоматических поточных линий, предназначенных для контактной сварки. Основным элементом, обеспечивающим передачу усилия и непосредственное выполнение сварочных работ, являются подвесные клещи. Благодаря им повышается мобильность технологического процесса, сварщик не привязан к месту установки аппаратуры управления и трансформаторной части. Пример такого оборудования можно увидеть на любом автосборочном конвейере.

Современные клещи для контактной сварки оснащаются пневматической системой привода, существует возможность менять режимы сварки, в том числе и величину усилия, непосредственно с рабочего инструмента. Своими эксплуатационными характеристиками, и возможностью создания комфортных условий выполнения сварки они намного превосходят стационарное оборудование.

Средства управления сварочными машинами

Точность соблюдения всех показателей режимов сварки играет большую роль в качестве получаемого соединения. Кроме того, при стыковой, точечной сварке повышение длительности сварочных импульсов приводит к существенному перерасходу энергии, что сказывается и на себестоимости продукции.

В связи с тем, что технология стыковой, точечной, шовной сварки требует больших значений силы тока, коммутация и управление сварочным процессом возможна лишь в первичной цепи электрической части машины.

На устаревших моделях регулировка величины тока осуществлялось при помощи переключения секций первичной обмотки трансформатора. Различные комбинации с изменением количества подключенных секций позволяла добиться требуемых параметров сварки. Механические средства управления имели громоздкую и неудобную конструкцию, которая к тому же не отличалась надежностью.

Современная машина для контактной сварки оснащается тиристорными контакторами, при помощи которых осуществляется коммутация электрического тока в цепях. Новейшие модели станков для стыковой и точечной сварки в дополнение оснащаются микропроцессорными блоками управления режимами работы, это позволяет достичь максимальной точности соблюдения всех параметров режимов сварки.

Применяемые для контактной сварки машины постоянно совершенствуются, поэтому мнения некоторых экспертов о том, что такой вид сварки постепенно изживает себя, не имеет ничего общего с действительным положением дел. У этого вида сварки есть перспективное будущее