Наиболее распространен контроль по технологическим образ цам, которые после сварки разрушают по шву и визуально ана лизируют изломы, проводят металлографический анализ или электронную микрофрактографию. При этом оценивают пло щадь соединения (наличие непроваров, неразрушенных оксидов и т. п.). Кроме того, определяют механические свойства при ис пытаниях на изгиб (угол загиба), растяжение и т. д. В процессе сварки рекомендуется контролировать программу перемещения плиты, величину осадки, ток оплавления и величину усилий. В системах автоматического регулирования в 'качестве парамет ров обратной связи используют частоту пульсаций тока (взры вов перемычек) и температуру в стыке. Известны также способы ультразвукового контроля качества соединений тонкостенных (3—7 мм) труб малого (25—100 мм) диаметра с использова нием поперечных волн.
Г л а в а 22. РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ
22.1. Конструктивное устройство контактных электросварочных машин
В зависимости от формы сварного соединения контактная сварка под разделяется на точечную, рельефную, шовную и стыковую. В соответствии со способом сварки промышленностью выпускается большое количество раз нообразных машин. Но поскольку основными операциями при контактной сварке являются сжатие и местный нагрев деталей электрическим током с последующей деформацией зоны контакта, в состав любой контактной ма шины входят две основные части: силовая электрическая с аппаратурой уп равления циклом сварки и механическая. Каждая из этих двух частей ма шины, в свою очередь, состоит из целого комплекса взаимосвязанных узлов,
конструкции и компоновка |
|
которых могут |
меняться в широких пределах |
в зависимости от вида сварки |
и назначения машины. |
||
Для примера на рис. |
2 2 |
.1 представлено |
общее конструктивное устрой |
ство контактной машины для точечной сварки. К механической части этой машины относится корпус /, внутри которого размещены все основные/элементы и узлы машины, пневматический привод сжатия электродов 2 с на правляющими устройствами 3, нижний кронштейн 4 с консолью 5 и электро- додержателем б, пневматическое устройство 7 и система водяного ох лаждения б, обеспечивающая охлаждение сварочного контура и силового контактора.
Электрическая часть включает источник питания — сварочный трансфор матор 9 с переключателем ступеней 10 и сварочный контур, к элементам которого относятся токоподвод 11с верхними и нижними консолями, с электрододержателями 6 и электродами.
Рнс. 22.1. Общее конструктивное устройство контактной машины для точечной сварки
22.2. Место тран сф орм атора в маш ине и его назначение
Во всех машинах контактной сварки разогрев металлических свариваемых деталей осуществляется теплотой, выделяемой электрическим (сварочным) током на участке между электродами. Кратковременный нагрев зоны соеди нения деталей обеспечивается большим сварочным током /гн, достигающим нескольких десятков и даже сотен килоампер. Ввиду малого абсолютного
/гг
Рис. 22.2. Принципиальная электрическая схема контактной машины:
ВК — внешний контур; ТС — трансформатор сварочный; КТ — контактор тиристорный; РКС — регулятор контактной сварки
значения сопротивления всех элементов сварочного контура машины и са мого контакта большой ток 12а обеспечивается низким вторичным напряже нием U2о величиною в несколько вольт. По способам электропитания все контактные машины подразделяются на две группы: на машины, потребля ющие энергию непосредственно из сети в процессе сварки, и машины, ис пользующие для сварки предварительно накопленную энергию. К машинам, потребляющим энергию в процессе сварки непосредственно из сети, в пер вую очередь относятся однофазные контактные машины переменного тока частотою 50 Гц, которые из всего парка электросварочного контактного оборудования являются самыми распространенными и используются для всех видов сварки. Во всех современных электросварочных контактных ма шинах в качестве источника питания используются сварочные трансформа торы. В каждой машине трансформатор занимает как бы центральное место (рис. 2 2 .2 ). Первичная обмотка включается в сеть через коммутирующий тиристор КТ, управляемый регулятором времени РКС, обеспечивающим оче редность и длительность всех сварочных и вспомогательных операций, в том числе и продолжительность протекания импульса сварочного тока. Вторич ная обмотка трансформатора электрически соединена с внешним контуром машины, электродами которого и осуществляется сварка. Таким образом, сварочный трансформатор предназначается для преобразования электриче ской энергии, подводимой к его первичной обмотке из сети, в электрическую энергию с большим вторичным током 12п и низким напряжением холостого хода U2о. Форма импульса сварочного тока полностью представляется тем или иным схемным решением силового промежуточного звена, от которого осуществляется или питание трансформатора (как в трехфазных низкочас тотных или кснденсаторных машинах), или питание сварочного контура ма шины (как в машинах постоянного тока с выпрямлением тока на стороне низкого напряжения). Из всего количества машин контактной сварки глав ная доля (>90% ) приходится на однофазные машины переменного тока частотой 50 Гц. Поэтому здесь подробно рассматриваются вопросы, касаю щиеся проектирования трансформаторов, преобразующих энергию однофаз ного переменного тока частотой 50 Гц, потребляемую из сети непосред ственно во время сварки. Вопросы проектирования трансформаторов дру гих машин см. в работе «Трансформаторы для электрической контактной сварки» *.
* Рыськова 3. А., Федоров П. Д., Жемерева В. И. Трансформаторы для электрической контактной сварки.— Л.: Энергоатомиздат, 1990.
Рнс. 22.3. Сварочный трансформатор наиболее распространенной конструкции
относится данная машина. Номинальный |
сварочный ток |
|
hи (А); |
|
|
2) |
первичное напряжение £Л (В) и частота тока f (Гц); |
|
3) |
вторичное напряжение холостого хода: номинальное, ми |
|
нимальное и максимальное— (U20)н, (i/2o)min и |
(U2о)шаж (В); |
|
4)число ступеней п и пределы регулирования вторичного на пряжения. Номинальная ступень;
5)продолжительность включения ПВ (%);
6) |
тип трансформатора (стержневой или броневой); |
7) |
материал и конструкция магнитопровода (шихтованный |
или витой);
8)исполнение обмоток (дисковые или цилиндрические ка тушки, пропитанные лаками; покрытые эмалями или залитые эпоксидным компаундом);
9)класс нагревостойкости изоляции обмоток;
10)охлаждение обмоток и магнитопровода;
11)тип включающего устройства.
22.5.Определение величин технического задания
22.5.1. Номинальный сварочный ток 12н и время сварки /св
Для свариваемых деталей (материал, диапазон толщин, геометрические раз меры) /2н и /Св определяются • по специально разработанным таблицам ре комендуемых режимов сварки (табл. 20.8—20.14, 21.2 и 21.3). Кроме того, эти величины могут рассчитываться или подбираться опытным путем.
22.5.2. Первичное напряжение U\
В связи с тем, что во всех контактных машинах включение и выключение сварочного тока проводится со стороны первичной обмотки сварочного трансформатора, между сетью и этой обмоткой расположен контактор, управляемый регулятором контактной сварки. Величина первичного напряже ния 1)х будет зависеть от типа используемой пускорегулирующей аппара туры. Величина Uu подводимая к зажимам первичной обмотки трансформа тора от сети с напряжением Uc. н при работе трансформатора с существую щими в настоящее время включающими устройствами, приведены в табл.
22.1.
22.5.3. Вторичное напряжение Uго
Поскольку величина тока /2н обеспечивается вторичным напряжением сва рочного трансформатора, предельные значения сварочного тока /2 min (при сварке деталей минимальных толщин) и /2 ,Пах (для деталей максимальных толщин), требуемых для данной машины, обусловливают число ступеней и величины вторичных напряжений по ступеням. Одну из этих величин /гн принимают за номинальную. Ее необходимо получить от сварочного транс форматора на номинальной ступени регулирования вторичного напряжения при условии получения качественной сварки деталей, принятых за номиналь ные с заданной производительностью при неограниченно долгой работе ма шины. Номинальное значение вторичного напряжения U20 трансформатор