Оборудование для конденсаторной сварки

Особенности конденсаторной сварки. Конденсаторная сварка является одной из разновидностей сварки запасенной энергией. К ним относятся:

• конденсаторная сварка;
• электромагнитная сварка;
• инерционная сварка;
• аккумуляторная сварка.

Накопление энергии происходит в батарее конденсаторов, в магнитном поле специального сварочного трансформатора, во вращающихся частях генератора или в аккумуляторной батарее соответственно

Наиболее широкое промышленное применение получила конденсаторная сварка — технологический процесс, при котором неразъемное соединение металлических заготовок осуществляется за счет выделения теплоты в месте контакта от протекающего тока при разряде конденсаторов и сопутствующем сжатии зоны сварного соединения. Из зоны сварки с помощью сжимающего усилия удаляются оксидные пленки, грязь, различные включения, устраняются неровности, после чего возникают межатомные связи между свариваемыми чистыми поверхностями

Существует два вида конденсаторной сварки:

1. Бестрансформаторная сварка (рис. 1, а). Конденсатор подключен непосредственно к свариваемым заготовкам . Разряд конденсатора происходит в момент удара заготовки 3 по заготовке 4 и оплавляет торцы заготовок, которые свариваются под действием усилия осадки. В данном случае могут действовать две схемы зарядки конденсаторов:

1. конденсаторы емкостью до 1000 мкФ заряжаются на напряжение до 1000 В с помощью повышающего трансформатора, сварочный ток от 10 до 100 А, время сварки менее 0,005 с. Сварка ударно-стыковая выполняется на специальных автоматах без участия человека из-за опасного высокого напряжения;
2. конденсаторы емкостью от 40 000 до 400 000 мкФ заряжаются на низкое напряжение до 60 В с помощью понижающего трансформатора, сварочный ток от 1000 до 2000 А, время сварки от 0,1 до 0,6 с .

Рис. 1. Схемы конденсаторной сварки: а — бестрансформаторная с разрядом на изделие; б — с разрядом на первичную обмотку трансформатора; 1 — пружина; 2 — защелка; 3 и 4 — заготовки; С — конденсатор; В — выпрямитель; Т — трансформатор

2. Трансформаторная сварка (рис . 1, б). Конденсаторы разрежаются на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые между электродами заготовки . При левом положении переключателя П конденсатор заряжается . В правом положении переключателя происходит разряд конденсаторов на первичную обмотку сварочного трансформатора Во вторичной обмотке трансформатора индуцируется ЭДС, которая определяет значение тока в сварочной цепи. Усилие сжатия заготовок составляет 20. . .200 Н и выбирается в соответствии со свойствами материала и толщиной свариваемых заготовок

Сварочный процесс полностью автоматизирован Для работы с аппаратами конденсаторной сварки не требуется специальной квалификации

Бестрансформаторная сварка используется в основном для стыковой сварки, трансформаторная — для точечной и шовной. Конденсаторная сварка позволяет приваривать крепежные элементы к тонколистовому металлу толщиной от 0,5 мм без видимых повреждений с обратной стороны листа без защитного газа или защитных керамических колец, применяемых при дуговой сварке Конденсаторная сварка особенно эффективна при соединении деталей из однородных металлов: сталей различных классов, листовых заготовок из латуней, бронзы, тугоплавких металлов, никеля, титановых, алюминиевых сплавов толщиной от 0,001 до 2 мм и стержневых заготовок сечением до 20 мм, а также для приваривания тонких пластин к более толстым, сварки разнородных металлов, например константана и низкоуглеродистой стали, константана и нержавеющей стали, латуни и нихрома, бронзы и серебра и др

Трансформаторная микросварка характеризуется следующими параметрами: емкость конденсаторов — до 1000 мкФ, напряжение зарядки — до 1000 В, сварочный ток — до 6000 А, время сварки — до 0,001 с . При трансформаторной сварке относительно крупных заготовок емкость конденсаторов — до 100 000 мкФ, напряжение зарядки — до 450 В, сварочный ток — 60 000 А, время сварки — до 0,01 с .

Бестрансформаторный способ применяется для стыковой сварки нитей накала, спиралей (диаметром менее 1 мм), для соединения термопар, в часовой промышленности и для сварки перьев авторучек (приварка шариков из твердого сплава к остову из нержавеющей стали).

Трансформаторную конденсаторную сварку применяют при изготовлении сильфонов, мембран, реле, металлических игрушек, для сварки серебряных контактов, микросхем в радиопромышленности, многослойных пакетов из медной фольги, внутренней арматуры миниатюрных приемно-усилительных ламп, спиралей с ножками низковольтных ламп накаливания, катодов приемно-усилительных ламп и т . д. Основные области применения — обработка листового металла, электронная промышленность, изготовление коммуникационных шкафов, лабораторного и медицинского оборудования, оборудования для пищевой промышленности, торговых и игровых автоматов, строительство зданий, прокладка инженерных коммуникаций и прочие промышленные технологии

Сварочные машины для конденсаторной сварки

Сварочные машины Power-KES (рис . 2) работают по принципу преобразованного разряда конденсатора. Во время остановки процесса сварки электронное зарядное устройство заряжает специальные конденсаторы до необходимого для сварочного процесса напряжения Во время сварки конденсаторы разрежаются с помощью трансформаторов . Поскольку во время этого процесса энергия из сети не поступает, то подключенная нагрузка очень мала (примерно в 20 раз меньше по сравнению с аналогичными машинами контактной сварки), а нагрузка сети симметрична. Большие машины Power-KES рассчитаны на потребление из сети 32 А.

Рис. 2. Машина портального типа Power-KES для конденсаторной сварки

Сварочная машина обеспечивает высокую точность сварки без искажений и отжигов, сварку различных материалов (сталь и медь, латунь и сталь) и деталей различной формы с разными поверхностями . Можно сваривать высокопрочные и жаростойкие стали и стали с содержанием углерода больше 0,2 %.

С помощью пульта управления Qualy-KES можно вводить и регулировать параметры сварочного процесса: мощность сварки, сварочный ток, усилие сжатия электродов и время сварки. В Qualy-KES встроен программируемый логический контроллер Все значения параметров, а также результаты работы отображаются на дисплее ПК.

Конденсаторная сварка легко механизируется и автоматизируется.

Аппараты для конденсаторной сварки

NOMARK 66 D — сварочный аппарат конденсаторного типа (Capacitor Discharge) с непрерывным циклом работы, предназначен для приварки различных типов крепежных элементов из омедненной и нержавеющей стали, латуни, алюминия к металлическому листу без повреждения металла с обратной стороны в месте сварки Минимальная толщина листа 0,6 мм, максимальная толщина не ограничена

Силовой блок сварочного аппарата NOMARK 66 D (рис. 3) конденсаторного типа (производитель: Thomas Welding Systems, Бельгия). Источником сварочной энергии служит батарея мощных электролитических конденсаторов большой емкости. Зарядный ток формируется источником питания трансформаторного типа, который выполнен на современной интегральной элементной базе по технологии IGBT, имеет очень высокие КПД и надежность.

Рис. 3. Силовой блок сварочного аппарата NOMARK 66 D со сварочным пистолетом, цанговым держателем для привариваемых метизов и кабелем заземления

Цифровая схема управления контролирует все параметры работы аппарата, а также обеспечивает стабильность сварочных параметров при различных режимах работы и колебаниях питающего напряжения. Сварочный аппарат имеет электрическую и термозащиту. Основные элементы индикации режимов и индикатор цифрового вольтметра выведены на переднюю панель

Пистолет для приварки шпилек HBS имеет небольшую массу (0,7 кг), сделан из ударопрочного пластика. С помощью резьбы присоединяется цанговый зажим . Есть автоматическая настройка на длину метиза, регулируется усилие пружины ударного механизма головки . Диапазон длин привариваемых метизов от 6 до 55 мм . Скорость сварки от 8 до 20 метизов в минуту Из-за того что время сварки незначительно, а пауза между циклами довольно велика, сварка выполняется при воздушном охлаждении электродов Пистолеты для ударной сварки имеют устройство для подъема метиза. Высота подъема цанги для закрепления привариваемого изделия регулируется с точностью ±0,25 мм. Высокая точность движения сварочного плунжера пистолета обеспечивается шариковой направляющей

Универсальная конденсаторная сварочная машина типа МТК- 6301 (рис . 4) имеет короткий импульс тока, довольно высокую мощность и возможность приложения ковочного усилия, она позволяет соединять стали и алюминиевые сплавы. Жесткость корпуса машин данной серии (МТК-6301, МТК-5001) увеличена за счет бокового расположения трансформатора.

Рис. 4. Конденсаторная точечная машина МТК-6301

Основные технические характеристики аналогичных машин приведены в табл . 1

Таблица 1

Технические характеристики универсальных конденсаторных машин