Раздел 3. Конструкторская часть

3.1 Оборудование для контактной шовной сварки

Основные требования, предъявляемые к оборудованию для шовной сварки легированных сталей и сплавов, определяются свойствами этих металлов. Жаропрочные стали и сплавы для сварки требуют умеренные 1св., которые при толщине деталей до 3+3 мм не превышают 16 кА.

Приводы усилия сжатия электродов шовных сварочных машин должны обеспечивать значительные усилия Fcb.

В данном производственном процессе используется контактная шовная машина МШ-1601. В машинах этого типа трехфазный сварочный трансформатор, подсоединенный к сети переменного тока (рис. 9а) имеет соединение первичных обмоток по схеме «треугольник», а вторичный по схеме «звезда» (рис. 96). В схемы обмоток включены вентили (тиристоры), позволяющие плавно регулировать ток путем изменения их момента включения.

Нагрузочные сопротивления, включенные параллельно первичным обмоткам, улучшают работу вентилей. Последовательно со вторичными обмотками включены неуправляемые кремниевые вентили (диоды), позволяющие пропускать импульсный ток 5-6 к А при прямом падении напряжения 1,6-2 В и обратном 50 В.

Несмотря на униполярные протекания токов в первичных обмотках, магнитные потоки в стержнях трехфазной магнитной системы не имеют постоянных составляющих, т.к. алгебраическая сумма магнитных потоков в трехстержневой магнитной системе равна нулю, и остаточного намагничивания не наблюдается.

Источник при этом работает нормально при любой продолжительности импульса. В зависимости от длительности паузы, а также угла включения тиристоров, включенных в первичную обмотку сварочного трансформатора, импульсы тока будут иметь одну полярность и различную форму (рис. 9в).

При включении выпрямителя значение вторичного (сварочного) тока: l2-(U₂/R2'(l-e^1/l)₅

Аппаратура управления

Для включения (выключения) сварочного трансформатора в сеть служат специальные устройства-контакторы. Для машин постоянного тока применяют контакторы тиристорного типа

Тиристор - полупроводниковый кремниевый прибор, проводящий ток при подаче кратковременных импульсов небольшого тока на его управляющий электрод.

Контакторы включены в сеть последовательно с первичной обмоткой трансформатора и состоят из двух встречно и параллельно соединенных вентилей. В тиристором контакторе применено фазовое управление током, протекающим через обмотку трансформатора, а, следовательно, и силой тока 1св. Контактор осуществляет включение трансформатора всегда в строго определенный момент времени, связанный с напряжением сети. Если угол а=ф (ф - угол сдвига между напряжением и током), ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора имеет полнофазное (наибольшее) значение тока. При увеличении угла а=ф длительность включения каждого тиристора в течение полупериода сети уменьшается, за счет чего уменьшается действующее значение тока. Таким образом, изменяя угол а, получают плавное регулирование 1св. Сварочные машины в зависимости от мощности комплектуются тиристорными контакторами различных типов, которые имеют водяное или воздушное охлаждение. Контактор с фазовым управлением и электронным регулятором цикла сварки, называется прерывателем.

Регуляторы представляют собой устройство, обеспечивающее отсчет последовательных, а иногда и параллельных выдержек времени интервалов цикла сварки. В начале и в конце каждого интервалов выдается команда на соответствующий исполнительный элемент машины (клапан, муфта, контактор, и.т.п.). Регуляторы работают в одиночном цикле сварки, а также в автоматическом повторяющем режиме. Наиболее простые регуляторы предназначены для управления точечными машинами, выполняющими в процессе сварки четыре операции цикла. При включении цикла сварки, обычно педалью кнопкой, выдается команда на опускание верхнего электрода S и сжатие деталей; начинается отсчет интервала «сжатие» 1;сж. После tcac. поступает команда на включение 1св., который протекает в течение времени tcB. После выключения тока отсчитывается интервал «проковка» - tnp. (охлаждение металла), в конце которого дается команда на подъем электрода. Если педальная кнопка остается нажатой, то после отсчета времени «пауза» - tn цикл сварки повторяется снова.

3.2 Электроды для шовной сварки сильфонов с арматурой

Электроды - это инструмент, осуществляющий непосредственный контакт машины со сравниваемыми деталями. Электроды в процессе сварки выполняют 3 основные задачи: 1) сжимают детали , 2) подводят сварочный ток, 3) отводят теплоту, выделяющуюся в процессе сварки на участке электрод-электрод. От формы рабочей поверхности электродов, контактирующей с деталями, зависит качество получаемых сварных соединений. Износ рабочей поверхности и связанное с этим увеличение площади контакта электрод-деталь приводят к уменьшению плотности тока и давления в зоне сварки, а, следовательно, к изменению ранее получаемых размеров литой зоны и качества соединений. Увеличение рабочей поверхности и связанное с этим увеличение площади контакта электрод-деталь приводят к уменьшению плотности тока и давления в зоне сварки, а, следовательно, к изменению ранее получаемых размеров литой зоны при сварке более пластичного металла, чем при сварке высокопрочного металла Основные требования, предъявляемые к электродам:

• высокая электропроводность

• сохранение формы рабочей поверхности в процессе сварки заданного числа точек

Степень нагрева электродов зависит от применяемых режима сварки и толщины свариваемых деталей. Наилучшим металлом для электродов и роликов, применяемых при сварке жаропрочных сталей является бронза БрНБТ (ТУ 1029-62), которую выпускают в виде термически обработанных катанных плит или литых цилиндрических заготовок. Стойкость электродов из БрНБТ составляет в среднем 7-8 тыс. точек.

Табл.3.1. Свойства металлов для электродов.

Табл.3.2. Режимы термомеханической обработки металлов для электродов и роликов из Бр.НБТ.

Согласно приведенным выше параметрам и требованиям, нами были разработаны конструкции верхнего и нижнего электродов:

Рис. 3.2. Электрод нижний

Рис. 3.3. Электрод верхний

3.3 Конструкция сборочно-сварочного приспособления

Сборочно-сварочным приспособлением называют устройство для сборки и взаимной фиксации отдельных деталей сборочной единицы (изделия), прихватки и сварки. Приспособление повышает точность и производительность операции, улучшает условия труда, повышает безопасность работ. Сборочно-сварочные приспособления классифицируют по нескольким признакам:

1. По назначению:

а) универсальные

б) специальные

2. По характеру выполняемых операций:

а) сборочные

б) сборочно-сварочные

в) специальные

3. По размерам и сложности:

а) главные

б) крупные

в) средние

г) мелкие

4 По способу монтажа и характеру работы: •

а) переносные

б) стационарные передвижные

в) поворотные

5. По отношению к сварочной машине:

а) отдельно от сварочной машины

б) на сварочной машине

в) со встроенной сварочной машиной

Универсальные приспособления применяют в единичном и мелкосерийном производстве. К этим приспособлениям относят наборы фиксирующих опорных и зажимных элементов. Универсальные приспособления используют для различных узлов, затраты на их изготовление невысокие, но работа на них менее производительна и обычно более трудоемка.

В крупносерийном и массовом производстве применяют только специальные приспособления. Они обеспечивают более точную сборку, высокую производительность, облегчают условия труда, но их проектирование и изготовление требует больших затрат.

Приспособления в зависимости от их сложности разделяют на: главные, крупные, средние и мелкие. В основу деления положены их размеры, масса и стоимость.

При проектировании приспособлений необходим чертеж детали и технология сборки и сварки. Важно установить последовательность всех операций, рациональную разбивку изделия на отдельные узлы, правильно наметить базы фиксации отдельных узлов и согласовать их по всем позициям сборки и сварки. Конструкция приспособления зависит также от программы изделий. Проектирование следует начинать с изучения опытных образцов изделия. При этом часто используют методы моделирования.

Дальнейшие работы выполняют в следующей последовательности: определяют базовую деталь и устанавливают базы фиксации (отверстия, поверхности); разрабатывают принципиальную схему приспособления, его конструктивную схему и эскизную компоновку; расчетом или конструктивно определяют размеры его основных узлов; разрабатывают общий вид приспособления и рабочие чертежи всех узлов и деталей.

При разработке приспособлений следует стремиться максимально унифицировать их типовые узлы: плиты, рамы основания, опорные стойки фиксаторы, опоры и др. При разработке сложных приспособлений необходимо макетировать отдельные узлы, изготовляя их из дерева пластмассы.

Конструкцию сборочно-сварочных приспособлений разрабатывают с учетом следующих положений:

Закладка деталей в приспособление и их фиксация должны быть простыми и удобными.

Прижимы следует располагать против опор.

Прижимные и зажимные устройства должны быть быстродействующими. Ручной привод допустим лишь в тех случаях, когда положение деталей, устанавливаемых на базовую деталь, неустойчиво и их требуется поддерживать рукой.

Фиксаторы, зажимы и прижимы, расположенные близко от места сварки, нужно защищать от брызг металла.

К местам сварки следует обеспечивать свободный доступ оснастки сварочной машины с возможно меньшим вылетом.

При необходимости уменьшить следы от точечной сварки лицевой поверхности детали устанавливают охлаждаемую токопроводящую пластину из медных сплавов.

Конструкция приспособления должна удовлетворять правилам техники безопасности.

При разработке приспособлений различного типа для сборки и сварки деталей широко применяют унифицированные узлы, что ускоряет их проектирование, снижает стоимость и улучшает качество. Фиксаторы применяют для ориентирования собираемых деталей в приспособлении. К прижимам относят силовые устройства, прижимающие собираемые детали к упорам.

Исходя из выше изложенных требований и информации, изложенной выше, было разработано приспособление для сборки-сварки элементов жаровой трубы. С помощью данного приспособления осуществляется сборка и прихватка деталей жаровой трубы.

Данное приспособление состоит из корпуса, в котором имеются отверстия для штырей и пальцев необходимые для фиксации пространственного положения узлов жаровой трубы относительно друг друга. С помощью подпружиненных штырей, специальных винтов и колец осуществляется прижим деталей друг к другу с соблюдением необходимых зазоров. Все элементы приспособления выполнены из Стали 20, Стали 35, Стали 45.