5.1. Машины для точечной сварки деталей малых толщин

Возможность получения стабильных импульсов тока длительностью менее 0,01 с обусловила широкое приме­нение КМ для точечной сварки деталей толщиной до 0,3 мм. Этому обстоятельству, собственно, и обязаны КМ своим появлением: впервые КМ была применена именно для сварки деталей малых толщин из нержавеющей стали.

Импульсы тока длительностью менее 0,01 с, подобные импульсам тока КМ, могут быть получены на машинах переменного тока с фазовым регулированием. В этом от­ношении машины обоих видов имеют примерно одинаковые технологические возможности при сварке деталей толщи­ной менее 0,3 мм. Однако применение КМ зачастую явля­ется предпочтительным благодаря высокой стабильности тока и возможности его плавного регулирования за счет плавного изменения напряжения на конденсаторах.

При длительности импульсов тока более одного полу - периода промышленной частоты, т. е. при времени сварки более 0,01 с, подобие формы импульсов исчезает: импульс машин переменного тока имеет прерывистый характер, в то время как форма импульса тока КМ остается плавной. Это различие обусловливает неодинаковые возможности машин при сварке деталей толщиной более 0,3 мм: пуль­сации тока затрудняют получение высококачественных сварных соединений на машинах переменного тока. При увеличении фазовой отсечки тока, например с целью модуляции тока для предотвращения выплесков, трудности подбора режима сварки на машине переменного тока воз­растают. Таким образом, применение КМ в большинстве случаев сварки деталей малых толщин оказывается наи­более целесообразным.

Во ВНИИЭСО разработаны КМ общего назначения типов МТК-1201 и МТК-1601 для точечной сварки дета­лей из цветных и черных металлов толщиной менее 1,0 мм. Машины близки друг другу по характеристикам и техни­ческим решениям некоторых узлов, но существенно отли­чаются по конструктивным параметрам и технологическим

возможностям. Основные технические данные машин при­ведены в табл. 5.1.

Корпус машины МТК-1201 имеет форму стола с тум­бой. На столешнице установлена силовая стойка, на кронштейне которой закреплен привод сжатия электродов. Стойка закрыта съемным кожухом, внутри которого раз­мещено пневматическое устройство. Корпус машины МТК-1601 (рис. 5.1) имеет форму шкафа с выступающими

вперед основанием, столешницей и силовой стойкой. Сто­лешница может сниматься, что позволяет сваривать на машине более крупные по размерам изделия, чем на ма­шине МТК-1201. На верхнем кронштейне силовой стойки закреплен пневматический привод сжатия электродов с верхней электродной частью, на нижнем кронштейне — нижняя электродная часть. Слева от стойки находится блок пневматического устройства, справа — блок питания и блок управления. Для осмотра и ремонта блок управле­ния поворачивается вокруг вертикальной оси и раскрыва­ется над столешницей таким образом, что обеспечивает удобный доступ ко всем точкам внутреннего монтажа блока.

Позади силовой стойки размещен сварочный транс­форматор броневого типа, с цилиндрическими обмотками, залитыми эпоксидным компаундом, и с магнитопроводом, набранным из пластин низкоуглеродистой стали толщиной 2 мм. Магнитопровод имеет воздушный зазор 2 мм.

В нижней части корпуса расположены батарея конден­саторов, блок тиристоров и диодов, зарядный трансформа­тор и остальные элементы силового электрического уст­ройства и других устройств машины. Для доступа внутрь корпуса имеется двустворчатая дверь с задней стороны машины.

На рис. 5.2 изображена принципиальная схема силовой электрической части машины МТК-1601. Батарея конден­саторов Сн состоит из 20 металлобумажных конденсаторов МБГВ (160 мкФ, 500 В) и разделена на три секции: 4 + + 8+8 конденсаторов. Специальный переключатель обес­печивает регулирование емкости батареи четырьмя ступе­нями. Заряд батареи производится от неуправляемого мо­стового выпрямителя VI через тиристор VS1 и токоогра­ничительный резистор R1. Выпрямитель VI подключается к повышающему зарядному трансформатору Т через кон­такты пускателя К1, один из контактов которого включен также в цепь резистора R2, предназначенного для шунти­рования батареи Сн при отключениях выпрямителя VI от трансформатора Т. Первичная обмотка Т присоединяется к электросети через автоматический выключатель F.

Тиристор VS2 служит для шунтирования зарядного вы­прямителя VI в момент достижения напряжением на кон­денсаторах батареи Си заданного уровня. Применение шунтирующего тиристора KS2 обеспечивает высокую ста­бильность рабочего напряжения на конденсаторах машины МТК-1601, работающей в режиме релаксационного сброса напряжения при разряде (см. § 1.3). Для ограничения 88

шунтирующего тока последовательно с KS.2 включена одна секция резистора R1.

Разряд батареи на первичную обмотку сварочного трансформатора ТС осуществляется через тиристор VS3. Импульсы разрядного тока батареи следуют через обмот­ку ГС в одном направлении. В случае необходимости на­правление импульсов тока может быть изменено на про­тивоположное с помощью пакетного переключателя S1. Переключение двух ступеней первичной обмотки ТС, со­стоящей из двух секций, осуществляется пакетным пере­ключателем S2.

Силовая электрическая часть машины МКТ-1201 вы­полнена в основном по рассмотренной схеме и имеет сле­дующие отличия: отсутствуют шунтирующий вентиль VS2 и переключатель полярности тока Si; ограничивающее со­противление регулируется с помощью переключателя од­новременно с изменением емкости батареи (сопротивление увеличивается при уменьшении емкости и наоборот). По­следнее способствует стабилизации заданного напряже­ния на конденсаторах машины МТК-1201, работающей в режиме автоматического поддержания напряжения (см. § 1.3). Батарея конденсаторов состоит из двенадцати конденсаторов типа МБГВ, разделенных на три секции: 2 + + 2 + 8 конденсаторов. Первичная обмотка сварочного трансформатора имеет четыре секции и четыре ступени включения.

Цепи управления машин полностью отличаются друг от друга как по схеме, так и по элементной базе. В маши­не МТК-1201 используются полупроводниковые приборы и электромагнитные реле, причем последние работают в каждом цикле. Цикл работы машины МТК-1201 состоит из трех операций: «сжатие», «сварка» и «пауза», очередность и длительность которых определяются регулятором цикла, состоящим из однотипных транзисторно-релейных ячеек с /?С-цепочками задержки времени.

Аппаратура управления машины МТК-1601 собрана на стандартных логических элементах серии «Логика-Т» и не содержит электромагнитных реле. Регулируемые элементы и переключатели, рукоятки которых выведены на панель управления, позволяют установить требуемый режим ра­боты машины. Сварка деталей на машине МТК-1601 мо­жет осуществляться как одним, так и двумя импульсами. В двухимпульсном цикле сварки заряд батареи осуществ­ляется дважды и до разных уровней напряжения, причем при первом заряде напряжение на конденсаторах может быть выше или ниже, чем при втором. Это возможно бла­годаря применению двух работающих по очереди каналов управления, на входные элементы которых подаются сигналы обратной связи по напряжению на конденсаторах. Последние регулируются независимо друг от друга.

Основным отличием одноимпульсного режима, кроме одного импульса тока, является двухступенчатый заряд батареи конденсаторов, осуществляемый за счет исполь­зования обоих каналов управления зарядом при одном заданном уровне напряжения на конденсаторах [2]. При настройке на цикл одноимпульсной сварки входы обоих каналов управления подключаются к одному задатчику уровня напряжения, при этом уровень срабатывания поро­гового элемента в первом канале управления искусствен­но занижается (примерно на 20%) относительно уровня срабатывания порогового элемента второго канала управ­ления. В результате заряд конденсаторов начинается сра­зу после окончания операции «сварка» и прекращается при напряжении ниже заданного примерно на 20%. По окон­чании операции «сжатие» происходит дозаряд конденса­торов до заданного уровня и разряд последних на сварочный трансформатор. Двухступенчатый заряд кон­денсаторов в цикле одноимпульсной сварки позволяет значительно снизить потребляемую мощность, размеры и стоимость зарядного устройства по сравнению с односту­пенчатым зарядом, осуществляемым после зажатия дета­лей между электродами машины (при условии, что темп работы и длительность паузы одинаковы в обоих случаях).

Для облегчения поиска возможных неисправностей в цепях управления машины МТК-1601 предусмотрен блок контроля: выведенные на панель управления переключа­тель и сигнальная лампа блока позволяют по очереди про­верить сигналы в девяти точках схемы управления.

В машине МТК-1201 применены два пневматических привода: диафрагменный привод, обеспечивающий рабочий ход верхнего электрода и сварочное усилие сжатия элек­тродов, и поршневой привод дополнительного хода верхне­го электрода. Пневматический привод машины МТК-1201 обеспечивает широкий (1:20) диапазон регулирования уси­лия сжатия электродов и высокую подвижность верхнего электрода в процессе сварки. Последнее обусловлено при­менением резиновых диафрагм и направляющих качения, а также отсутствием уплотнений по штоку и малой массой движущихся частей.

В машине МТК-1601 применен пневматический привод с двумя поршнями — рабочим и вспомогательным. Первый (нижний) поршень связан с ползуном, перемещающимся

в направляющих качения, и служит для создания усилия сжатия электродов. Второй (верхний) поршень использу­ется для регулирования рабочего хода электрода и для обеспечения дополнительного хода электрода. Приводы такого типа широко используются в машинах контактной сварки. В приводе применены воротниковые манжеты, рас­считанные на относительно низкие давления сжатого воз­духа, т. е. манжеты с небольшими по высоте и эластичны­ми краями. Это позволило заметно снизить трение сколь­жения и, следовательно, повысить стабильность малых (несколько деканьютонов) усилий сжатия электродов. Повышенные динамические качества поршневого привода с новыми манжетами позволили применить его к мало­мощной машине взамен диафрагменного привода, так как по сравнению с последним он обладает рядом преиму­ществ. К ним, в частности, относятся большой ход элект­рода, независимость развиваемого усилия от хода элект­рода.

Машина МТК-1201 была разработана взамен машины МТК-2 и серийно выпускалась до 1975 г. Машина МТК-1601, серийное изготовление которой началось с 1976 г., заменяет машину МТК-1201. Наряду с этими ма­шинами в стране серийно производятся КМ малой мощно­сти серни ТКМ, среди которых наиболее распространен­ной является машина ТКМ-7. Машины этой серин были первыми отечественными КМ промышленного применения, широко известны и поэтому здесь не рассматриваются. В последние годы в ИЭС имени Е. О. Патона были разра­ботаны новые КМ малой мощности, среди которых от­метим серийные машины ТКМ-15 и ТКМ-14.

Машина ТКМ-15 заменяет ТКМ-7 и предназначена для точечной сварки деталей из цветных и черных металлов и сплавов толщиной до 0,7 мм и диаметром до 1,5 мм. В машине применены педальный механизм сжатия элект­родов с высокими динамическими свойствами и источник питания, обеспечивающий комбинированный цикл подо­грев — сварка. Бесконтактная схема управления и тири­сторы в силовых цепях обеспечивают надежность машины.

Машина ТКМ-14 предназначена для точечной сварки микродеталей при производстве изделий электроники, ра­диоэлектроники и точного приборостроения. Сварочная головка машины размещена под колпаком, и сварка де­талей производится в очищенной от пыли воздушной среде. Источник питания с бесконтактной схемой управления обеспечивает двухимпульсный цикл сварки подогрев - сварка. Педальный механизм сжатия электродов обеспе­чивает соосность электродов и параллельность их рабочих плоскостей. Основные технические данные машин ТКМ-14 и ТКМ-15 приведены в табл. 5.1.