Зварювальні контактні машини - зварювання металів
У контактних машинах можна досить чітко розмежувати електричну і механічну частини. Механічна частина контактних машин може бути дуже різною по влаштуванню, і за цією ознакою налічують десятки різних типів контактних машин, що застосовуються в промисловості. Електрична частина контактних машин більш одноманітна і дуже схожа у машин стикових, точкових і шовних. Сучасні контактні машини працюють, як правило, на змінному струмі. Необхідні дуже великі зварювальні струми, від 1000 до 100 000 а і більш, виходять трансформацією струму. В електричної частини контактної машини можна виділити три основні частини: трансформатор, переривник струму і перемикач ступенів, або регулятор.
Стандартні контактні машини виготовляють на номінальну потужність 1-600 ква. Типові трансформатори для контактних машин виготовляють на розрахунковий струм короткого замикання до 100 000 а. Трансформатори мають падаючу зовнішню характеристику, так що робочий струм на даному ступені трансформатора залежить від омічного і індуктивного опору зварюється. З перемиканням ступені трансформатора природно змінюється зовнішня характеристика і струми короткого замикання і робочий.
Трансформатор контактної машини зазвичай вбудовується в машину і конструктивно становить з нею одне ціле. Трансформатор - однофазний, сухий, з первинної обмоткою, розрахованої на напругу мережі живлення, найчастіше на 220 або 380 в.
Мал. 1. Електрична схема контактної машини: 1 - виріб, що зварюється; 2 - контактні колодки або електроди, що підводять струм до виробу; 3 - зварювальний трансформатор; 4 - перемикач ступенів або регулятор струму; 5 - електромагнітний контактор - переривник струму; 6 - включає кнопка
Первинна обмотка зазвичай секціонірована, має багато висновків для можливості зміни числа діючих витків і коефіцієнта трансформації. Вторинна напруга трансформатора вибирають малим, в межах 1 -12 в; число витків вторинної обмотки також мало. У трансформаторах контактних машин вторинна обмотка найчастіше складається з одного витка. Рідше застосовуються трансформатори з двома і більше витками у вторинній обмотці.
Первинна обмотка трансформатора виконана зі звичайного мідного обмотувального проводу, частіше прямокутного перетину. Для первинної обмотки застосовують котушки двох форм - циліндричні та дискові. Дискова обмотка покращує охолодження і полегшує ремонт обмотки, так як при пошкодженні одна котушка може бути замінена іншою без перемотування всієї обмотки. Вторинний виток набраний з мідних смуг, іноді виготовлений з мідної поковки, з трубок або ж відлитий з міді, бронзи або алюмінію. Якщо вторинний виток не володіє достатньою гнучкістю, то між кінцем витка і рухомим електродом контактної машини вставляють гнучкий елемент, що набирається з .тонкой мідної фольги або особливо гнучких багатожильних провідників.
Мал. 2. Деякі типи вторинних витків
Мал. 3. Трансформатор
Магнитопровод трансформатора контактних машин набирають зазвичай не з трансформаторного, а з ДИНАМНОЙ заліза в зв'язку з більшою магнітною проникністю останнього. Збільшення втрат в залозі не має особливого значення з огляду на короткочасність циклу роботи контактної машини і відсутність режиму холостого ходу. Вторинний виток часто охолоджується проточною водою.
Найпростішими є механічні переривники, зазвичай зблоковані з приводами опади. Вони не синхронізовані з мережею живлення, включають і вимикають струм в випадкові моменти (тому окремі цикли зварювання не можуть бути абсолютно ідентичними), застосовуються на найпростіших неавтоматических стикових і точкових машинах невеликої потужності.
Більш досконалі електромагнітні контактори, т. Е. Вимикачі з електромагнітним приводом. Включення і вимикання струму виробляється замиканням і розмиканням допоміжного ланцюга, що живить включає котушку контактора. Контактори асинхронного дії не синхронізовані з мережею живлення, і розраховані на 5-6 включень в хвилину. Кілька більш складні синхронізовані контактори мають додатковий пристрій, що забезпечує вимикання струму в момент переходу струму через нуль незалежно від моменту розмикання ланцюга котушки контактора. Синхронізовані контактори можуть виробляти до 100 включень в хвилину при токах до 500 а. Є і більш складні пристрої для переривання струму. Досить ефективні і широко застосовуються синхронізовані ігнітрони переривники; вони синхронно не тільки вимикають, але і включають струм, працюють практично безінерційний, безшумно, без іскріння і без зносу контактів. Але, звичайно, зростає складність пристрою і вартість машин.
Мал. 4. Схеми трансформаторів контактних машин: а - стрижневий; б - броньовий; 1 - первинна обмотка; 2 - вторинний виток; з - муздрамтеатр
Для управління роботою машин також широко застосовуються регулятори часу, переважно електронні, з великою точністю витримують встановлену тривалість окремих операцій.
Зварювальний струм зазвичай регулюють в первинному ланцюзі контактної машини. Для цієї мети можуть бути використані дросельні котушки, потенціал-регулятори або автотрансформатори, що включаються в первинну ланцюг машини. Але ці способи регулювання використовують порівняно рідко, зазвичай вдаються до зміни числа витків в первинній обмотці, для чого обмотку роблять секціонірованной з висновками, які йдуть до перемикача ступенів або регулятору машини. Число ступенів регулювання становить 4-16.
Потужність зварювального кола змінюється приблизно пропорційно квадрату вторинної напруги трансформатора, наприклад, якщо напруга машини змінюється в 2 рази, то її потужність змінюється в 4 рази. Максимальні вторинна напруга, зварювальний струм і потужність зварювального кола відповідають мінімальному числу включених витків первинної обмотки.
Від вторинної обмотки трансформатора струм підводиться до електродів контактного машини. Розміри і пристрій сполучних частин між трансформатором і електродами мають істотне значення для роботи машини. У сполучної ланцюга має бути найменше число контактів, інакше різко зростають втрати в машині і її к. П. Д. Помітно знижується. Відстань від трансформатора до електродів, а також площа, що охоплюється сполучними елементами вторинного контуру повинні бути мінімальними, від цього залежать індуктивність вторинної ланцюга, індуктивне падіння напруги в ній, сила зварювального струму.
У контактних машин індуктивний опір вторинної ланцюга часто більше провідникові, і сила зварювального струму визначається головним чином индуктивностью вторинного контуру. Внаслідок значного індуктивного опору контактні машини в більшості випадків мають досить круто падаючу зовнішню характеристику і в цьому відношенні подібні з трансформаторами для дугового зварювання.
З'єднувальні елементи вторинного контуру підводять струм від затискачів трансформатора до електродів контактного машини. Електроди підводять струм до виробу і, як правило, передають йому і значне механічне тиск. Електроди майже завжди мають водяне охолодження проточною водою.
Матеріал електродів повинен мати максимальну електро-і теплопровідністю. Вимоги до механічних властивостей матеріалу електродів суперечливі. З одного боку, для забезпечення кращого контакту між електродом і виробом матеріал електродів повинен бути м'яким, з іншого, - для зменшення деформації при передачі тиску і для зменшення зносу в роботі матеріал електродів повинен мати досить високу твердість. Найбільш поширеним матеріалом для електродів контактних машин є кована або холоднокатана чиста електролітична мідь марки Ml; інші, менш чисті за складом марки міді часто дають незадовільні результати.
Для контактного зварювання процес опади не менш важливий, ніж процес нагріву, а досконалість конструкції, ретельність і точність виконання механічної частини контактних машин мають першорядне значення. Осадові пристрою в найпростіших машинах малої потужності наводяться зусиллям працюючого, що допустимо при зварюванні дрібних і найдрібніших деталей, коли зусилля і робота опади дуже незначні і нераціонально ускладнювати і здорожувати машину механізованим приводом опади. Такі пристрої бувають педальними, важільними, іноді пружинними; накручена пружина забезпечує постійну величину осадового тиску. Для більш потужних машин застосовується механізований привід, в першу чергу електропривод з електродвигуном. Для машин, які не потребують особливо швидкого переміщення при осаді, використовують гідравлічний привід. Значно швидше діє і частіше застосовується привід пневматичний; нерідко використовується і комбінований пневмо-гідравлічний привід. Дуже важлива достатня жорсткість механічної частини контактних машин. Деформації при роботі не повинні перевищувати допустимі жорсткі межі, інакше порушиться точність роботи машини і знизиться якість зварних з'єднань.