Машины контактной сварки

 Контактная сварка (электрическая) – это самый универсальный вариант соединения металлических заготовок, в результате которого получается достаточно надежное скрепление. Машины контактной сварки бывают разными в зависимости от условий их применения. Некоторые небольшие модели используются в цехах для малого бизнеса, большие установки входят в состав производственных линий. Но принцип работы у них одинаковый.

А суть принципа такова – электроэнергия, проходящая сквозь металлические заготовки, нагревает их до температуры плавления. При этом происходит прижим заготовок друг к другу с определенным давлением. В конечном итоге получается стык, который образуется на молекулярном уровне. Таким способом можно сваривать стальные заготовки, из цветного металла и различных сплавов.

Разновидности контактной сварки

Существует три вида контактной сварки:

• Точечная. Это когда заготовки соединяются на малой площади. И эта точка определяет прочность соединения. Конечно, один сварочный контакт не обеспечивает надежность стыка, поэтому сваривание производится в нескольких точках.
• Стыковая. Сварка производится по всей площади стыка соединяемых металлических заготовок.
• Шовная. По сути, это подвид точечной контактной сварки, потому что шов – это большое количество сварных точек, образующих сплошное соединение.

Чтобы обеспечить качество сварного соединения, машина контактной сварки должна выполнять определенные действия. В первую очередь это ток, которым и производится сварка. Он должен быть необходимой силы, чтобы провести сам сварочный процесс. Второе действие – это необходимое усилие прижима двух заготовок. И третье – это время, в течение которого должна производиться сварка. Уменьшение воздействия тока приводит к непроварам, большее время – это прожоги.

Все три фактора определяют конструктивные особенности машин контактной сварки. То есть, от них будет зависеть и качество проведенного действия, и производительность самой машины. К ее основным узлам относятся:

• Трансформатор или конденсаторная батарея – оба агрегата выполняют функции источника электроэнергии.
• Прерыватель подачи электрического тока.
• Механизм, который создает давление между электродами, а соответственно и между свариваемыми заготовками.

Именно трансформатор и батарея делят машины контактной сварки по конструктивным особенностям.

Трансформаторы

Любой металл – это хороший электропроводник. Но на стыке двух заготовок образуется определенное сопротивление, для преодоления которого нужен ток значительной силы. И именно в зоне сопротивления образуется нагрев под действием электроэнергии. Если для небольших машин, выполняющих работы с металлами незначительной толщины, требуется ток величиною 3-5 кА, то в промышленном сварочном оборудовании это значение намного выше – 300-500 кА.

Теперь, что касается конструкции трансформаторной машины контактной сварки. В основе трансформатора лежат несколько позиций, которые определяют сам принцип работы.

• Для вторичной обмотки не требуется высокого напряжения.
• Сама обмотка имеет дисковое устройство, что позволяет равномерно распределить действующие нагрузки по всем секциям. Плюс улучшается охлаждение обмоток.
• Машина контактной сварки работает в режиме высоких нагрузок (постоянных). Поэтому нужно обеспечить защиту обмоток трансформатора от перегрева, от негативного воздействия влаги. Поэтому снаружи обмотки покрывают специальной полимерной изоляцией, что обеспечивает герметичность всей конструкции.
• Нужно обязательно обеспечить охлаждение обмоток. В небольших машинах охлаждение производится воздухов, в промышленных установках водой.
• В режиме пуска машины контактной сварки работают постоянно, к примеру, промышленные модели включаются 400-500 раз в минуту. Поэтому сам трансформатор должен обладать повышенной прочностью. Поэтому сердечник прибора – это броневая конструкция. Редко его изготавливают из сборных пластин.
• Сила тока для сварки регулируется специальным устройством, которое включено в первичную сеть. При этом первичная обмотка представляет собой секционную конструкцию, части которой подключаются в разном порядке. Современные машины имеют электронное управление.

Необходимо отметить, что трансформаторная машина контактной точечной сварки имеет один существенный недостаток. Часто возникает перекос фаз, а причины – высокая частота пусковых моментов и неравномерная нагрузка.

Конденсаторная батарея

Отличие этих моделей лишь в том, что в конденсаторных батареях накапливается электроэнергия, и сама машина питается от нее, а не от питающей сети. При этом зарядка батареи происходит постоянно, а значит, нагрузка на сеть равномерная без скачков, как это происходит на трансформаторных машинах контактной сварки.

Стыковой вид сварки производится без трансформатора. Заряд, накопленный внутри конденсаторной батареи, проходит между заготовками сразу после их соприкосновения. В этом случае легко добиться необходимой мощности импульса тока и его продолжительности. Настройка производится при замене емкости каждого конденсатора.

Шовная и точечная сварка производятся с применением трансформатора. То есть, после конденсаторного блока устанавливается трансформатор, который питается от аккумулированной энергии. Поэтому его работа становится равномерной, без больших нагрузок.

Механизм прижима

Электрическая сварочная часть машин контактной сварки практически одинаковая у всех моделей с небольшими несущественными отличиями. А вот механизмы прижима отличаются друг от друга значительно. Здесь две модельные позиции.

1. Стационарные машины для контактной сварки с механизмом прижима в одном корпусе со всеми остальными элементами и узлами. Давление на электроды может передаваться как механическим путем, так и пневматическим. Важно, что оба способа могут обеспечивать прижим в достаточно широких пределах. Второй вариант машин стоит дороже.
2. Разделение самой машины и механизма прижима. В качестве второго выступают специальные клещи подвесного типа. Они перемещаются, что позволяет сварщику проводить сварку в любом месте цеха. Такие агрегаты используются во всех машиностроительных заводах. Удобство их использования состоит в том, что можно контролировать и настраивать давление прижима и силу тока одновременно. Механизм прижима – пневматический.

Системы управления

Качество сварочного процесса зависит от правильно выбранных параметров режима сваривания. К тому же необходимо отметить, что любой тип контактной сварки требует больших величин силы электрического тока, поэтому управление и коммутация самим процессом возможно только в первичной обмотке.

В машинах, устаревшего типа, для этого используется переключатели, которые соединяют разные секции первичной обмотки трансформатора. Разные комбинации соединяемых секций дают возможность регулировать силу тока на электродах. По сути, это были механические средства, которые обладали не очень высокой надежностью, периодически выходили из строя, конструкция их была неудобной и очень громоздкой.

Современные технологии настройки режимов сваривания – это тиристорные контакторы, с помощью которых производилась коммутация электрических цепей внутри машины контактной сварки. Аппараты для точечной и стыковой сварки дополнительно снабжаются микропроцессорами, с помощью которых облегчается процесс управления режимами, плюс производится контроль над сваркой.

Машины для контактной сварки – это в первую очередь быстрота и удобство соединения двух металлических заготовок. Здесь нет сложных операций, требующих специальных навыков. Поэтому научиться на них работать несложно.