Клещи для термической сварки

Конструкция и принцип работы клещей для контактной сварки

Контактная сварка является одной из разновидностей электросварки. Она служит для соединения тонкостенных заготовок коротким разрядом очень большого тока. Аппарат для такого метода работы называют сварочные клещи.

Устройство

Устроены они достаточно просто и состоят из следующих деталей и узлов:

• трансформаторный источник рабочего тока;
• захват, который дает возможность подведения электродов с двух сторон свариваемых деталей;
• контактные электроды;
• провода;
• система управления.

Трансформатор преобразует сетевое напряжение, понижая его. Его вторичная обмотка состоит из нескольких витков из толстой медной шины, выдерживающей ток в тысячи ампер. Напряжение с вторичной обмотки подается на массивные электроды, имеющие заостренные концы. Они прикладываются с двух сторон к соединяемым листовым заготовкам и плотно прижимаются к ним вручную или пневмоприводом.

По команде оператора система управления через реле замыкает цепь, и на электроды полается короткий импульс. Ток начинает течь через электроды и обе заготовки, быстро разогревая и оплавляя тонкий металл в зоне контакта. Под действием усилия зажима оплавленные зоны соединяются в единое целое и кристаллизуются.На заготовках образуется точечное соединение.

Сварочные зажимные клещи переносят к следующей точке сварки и процесс повторяется. Так формируется линия шва точечной сварки. Диаметр проплавленного пятна определяется размером электрода, силой тока и временем импульса.

Преимущества оборудования

Клещи для точечной сварки дают следующие преимущества:

• большая скорость работы;
• отсутствие необходимости в расходных материалах: плавящихся электродах, присадочных прутках, защитных газах;
• высокая прочность шва;
• малая масса и габариты сварочного аппарата;
• возможность создания герметичного соединения путем размещения по линии шва перекрывающихся сварочных пятен.

Контактную сварку широко используют для соединения тонколистовых заготовок, создании корпусов, сеток из арматуры, воздуховодов, емкостей для сыпучих продуктов и сосудов низкого давления. Применяет такая технология и при сборке и ремонте автомобильных кузовов. Самые миниатюрные сварочные клещи используют при сборке кожухов в приборостроении.

Важные параметры выбора

Выбирая аппарат, необходимо принимать во внимание их основные характеристики:

1. Рабочий ток. Он определяет толщину соединяемых заготовок. При максимальном токе 3500А толщина соединяемых деталей до 1 мм. Ток в 6000А позволит иметь дело с заготовками до 4 мм.
2. Вылет электродов. Определяет размеры заготовки со стороны шва и отстояние линии шва от края.
3. Материал электродов. Применяются медные сплавы с присадками: Be, Cd, Cr и другими. Они способствуют увеличению срока службы электрода, повышая его прочность и снижая необходимость частого затачивания.
4. Масса устройства. Сварочные клещи для выполнения точечной сварки рассчитаны на частое применение, поэтому слишком массивный агрегат будет приводить к быстрому утомлению работника и снижать производительность его труда.

Важно также учитывать тип привода прижима электродов, возможность их охлаждения, ток холостого хода, диапазон настройки длительности импульса и некоторые другие параметры.

Зажимное усилие

Для обеспечения высокого качества и однородности шва, зажимное усилие должно быть постоянным от точки к точке. В ручных устройствах для этого применяется система рычагов, в более мощных настольных или подвесных- пневматический привод с регулируемой силой прижима. Система управления таких приборов имеет единую кнопку для включения привода и подачи сварочного импульса с задержкой, необходимой для отработки прижима.

Питание

В качестве источника рабочего тока применяются мощные понижающие трансформаторы. Они преобразуют сетевое напряжение переменного тока 220 или 380 вольт. Вторичная обмотка представляет собой толстую медную шину или разрезной диск из меди. Напряжение холостого хода равно 2-5 вольтам.

Рабочий ток для разных моделей колеблется от 2 до 35 тысяч ампер.

Несмотря на большой вес сварочного источника, его размещают в одном корпусе с аппаратом на минимальном расстоянии от электродов. Это делается для того, чтобы избежать потерь энергии при передаче сверхмощного тока на значительное расстояние.

[stextbox мощные устройства работают со специального подвеса, их масса уже не имеет такого решающего значения, как для ручных устройств.[/stextbox]

Разновидности оборудования

Устройства принадлежат к одному из следующих видов:

Ручные клещи для контактной сварки имеют ограниченную мощность и внешним видом напоминают плоскогубцы с электродами на рабочих концах. К ним подходят мощные провода от источника тока. Изолированные рукоятки взводят расположенную на оси спиральную пружину, которая прижимает электроды с заданной силой. Такой аппарат можно подносить к заготовкам под различными углами.

Такие клещи имеют небольшую массу до полутора килограммов, источник тока весит около 15-ти. Это позволяет свободно перемещать их вдоль заготовки и по цеху. Их используют и при ремонте кузовов транспортных средств.

Настольные модели крепятся на рабочих столах. Заготовка подносится к ним той стороной, где нужно выполнить точечный шов.

Подвесные сварочные аппараты устанавливаются на прочных кронштейнах. Подвес имеет несколько степеней свободы и уравновешен мощными пружинами. Это освобождает сварщика от удержания на весу больших масс оборудования.

Подвесная модель

Этот вид оборудования используется в крупных ремонтных центрах и на промышленных предприятиях c серийным производством, выполняющим большое количество однотипных операций.

Самые совершенные модели снабжаются уравновешенным подвесом с гироскопом, стабилизирующим положение устройства в пространстве. В корпусе размещен мощный трансформаторный источник тока и автоматизированный блок управления, контролирующий силу тока, прижимное усилие и продолжительность импульса.

Производительная пневмосистема обеспечивает быстрое подведение электродов к заготовке, прижим с заданной силой и быстрое отведение. Пневмосистема питается от общецеховой магистрали сжатого воздуха или от отдельного компрессора.

Удобная рукоять позволяет точно наводить устройство на место сварки и нажатием кнопки давать команду на импульс.

Производители

Выбирая изготовителя клещей для точечной сварки, нужно учитывать время его присутствия на рынке и общую репутацию. Фирмы с долгой историей дорожат своим добрым именем, используют для производства своей продукции самые передовые научные разработки и технические решения, применяют только качественные материалы.

Такой аппарат будет стоить существенно дороже, если сравнить его с продукцией малоизвестных фирм. Последние для удешевления продукции стремятся максимально упрощать конструкцию в ущерб долговечности и даже безопасности.

Процедурами контроля качества материалов, комплектующих и готовой продукции на этих предприятиях также часто пренебрегают. В результате недорогое изделие служит недолго и требует ремонта или замены. В этот момент выясняется, что сервисная сеть этого поставщика в стране не развита. Если планируется большой объем работ, лучше заплатить дороже и отдать предпочтение продукции проверенных временем поставщиков.

Среди российских производителей выделяется компанию Калибр, среди зарубежных- ESAB, Huter, Tecna.

Самодельные

Начинают изготовление контактных клещей своими руками с основы конструкции. Для этого берут полосовую сталь толщиной 3-5 мм и шириной 20мм или круглый пруток в 12-16 мм. Из нее выгибают две половинки клещей. В середине следует предусмотреть отверстие для оси. Ось должна проходить через непроводящую втулку из гетинакса или фторопласта. Это позволит избежать электрического контакта между держателями электродов.

На концах сверлят отверстия для установки медных электродов. Концы пластин подгибаются таким образом, чтобы электроды сходились, двигаясь по одной линии. С других концов разделываются, обжимаются и пропаиваются кабели.

На рукоятки надевают отрезки резинового шланга. Это изолирует руки сварщика от токоведущих частей и повысит удобство работы.

Если клещи для выполнения контактной сварки планируется установить неподвижно и подносить к ним заготовки, одна ручка фиксируется к рабочему столу, а на другую надевают трубу — удлинитель для усиления прижима.

С трансформатора достаточной мощности снимают вторичную обмотку и заменяют ее двумя-тремя витками сварочного провода или медной жилы подходящего сечения. Управлять сварочным импульсом можно через ножной выключатель, подключенный через силовое реле.

Клещи для сварки, сделанные самостоятельно, позволят расширить возможности домашней мастерской в изготовлении конструкций из тонколистового металла. Необходимо только будет проверить мощность сети электроснабжения. Если мощность окажется недостаточной, работу устройства придется отложить до усиления электропроводки.

Источник

Разновидности сварочных клещей

Контактная электрическая сварка является быстрым и надежным способом создания неразъемных соединений металлических деталей. Суть метода заключается в том, что соединяемые детали плотно сжимаются между собой сварочными клещами и через область контакта пропускается электрический ток, вызывающий быстрый и значительный локальный разогрев заготовок и их точечное сплавление.

Этот способ широко применяется в различных отраслях машиностроения. На крупных сборочных конвейерах процесс контактной сварки полностью автоматизирован и выполняется робототехническими устройствами.

Виды устройств

В ремонтных цехах, мастерских, а также в условиях небольших сборочных конвейеров, используется ручная контактная сварка. Основную роль в этом процессе играют зажимные сварочные клещи, которые обеспечивают сжатие заготовок с необходимым усилием и протекание через них электрического сварочного тока.

Зажимные клещи для сварки, применяемые в ремонтном и мелкосерийном производстве, могут иметь следующие виды исполнения:

• ручной вариант;
• подвесная конструкция.

Ручные клещи представляют собой приспособление, удерживаемое при сварке в руках, либо установленное на подставку. На фото изображены клещи КТР – 8.

Краткий перечень технических характеристик КТР – 8:

• клещи питаются от промышленной однофазной электрической сети 220 Вольт;
• мощность агрегата составляет 8 киловольт-ампер;
• общий вес – 14 килограммов;
• скорость выполнения операций достигает 3 сварные точки за 1 минуту при толщине двух свариваемых листов 1,5 миллиметра;
• напряжение холостого хода сварочного трансформатора – 2,5 Вольт.

После каждой точечной сварки необходим перерыв не менее 20 секунд. Максимальная толщина свариваемых листовых заготовок составляет 1,5 миллиметра. Агрегат очень удобен и прост в использовании, практически не требуется обучение персонала.

Ручные клещи для контактных сварочных работ применяются, как правило, при соединении относительно тонких заготовок. В ранних моделях, сжатие заготовок создавалось усилием сварщика через рычаг, как в обычных клещах.

Работа споттером

Работать с тонким листовым материалом можно также споттером. В основном это устройство предназначено для приварки вспомогательных элементов к помятым кузовным деталям автомобилей при производстве кузовного ремонта.

Применение этой технологии позволяет выравнивать поврежденные элементы кузова, доступ к внутренним поверхностям которых затруднен. Помятые детали кузова в этом случае нет необходимости демонтировать.

Споттер не предназначен для выполнения большого объема сварочных работ. Энергия, необходимая для осуществления контактной сварки запасается в накопительном конденсаторе. Это позволяет сэкономить на трансформаторе, так как здесь его габариты и вес значительно меньше.

Но с другой стороны, заряд конденсатора требует некоторого времени, что снижает «скорострельность» устройства.

Электроды

На конце рабочей части клещей расположены электроды, изолированные от металлических элементов конструкции и являющиеся сменными элементами устройства.

К каждому электроду подходит питающий кабель от сварочного трансформатора. Сжатие соединяемых деталей осуществляется электродами. Изготавливаются эти важнейшие элементы устройства из сплавов на основе меди.

Безусловно, этот выбор обусловлен высокими электротехническими качествами меди. Для увеличения прочности и жаростойкости изделий, а также уменьшения их выгорания в процессе эксплуатации, сплав обогащается легирующими добавками хрома, кадмия, бериллия и других элементов.

Зажимное усилие

Для нормирования сжимающего давления, старые конструкции были оснащены пружиной кручения, сопротивление которой в процессе сжатия преодолевалось сварщиком. Современные модели оснащаются пневматическим приводом для увеличения сжимающего усилия.

В зависимости от конструкции, клещи оборудованы кнопкой или выключателем концевого типа, который включается нажатием пальца и управляет подачей сварочного тока.

Питание

Источником тока для сварочных клещей служат специальные понижающие трансформаторы. Сторона высокого напряжения подключается к промышленной электрической сети 380 Вольт, обмотка низкого напряжения обычно состоит из одного витка, выполненного цельным медным диском. Вторичная обмотка рассчитывается таким образом, что напряжение холостого хода составляет от 2 до 5 Вольт.

Ток, протекающий во вторичной обмотке клещей в процессе точечной контактной сварки, для разных моделей может достигать значений от 2 – 3 кА до 15 кА и выше.

Такие трансформаторы являются объемными и достаточно тяжелыми устройствами. Несмотря на это, в настоящее время преобладают конструкции, в которых трансформатор встраивается в общий корпус со сварочными клещами.

Это обусловлено тем, что в случае отдельного расположения трансформатора, необходимо обеспечивать его связь с электродами посредством кабеля большого сечения.

Такая связь, кроме того, что обладает большим весом и жесткостью, вызывает заметное падение напряжения в сварочной цепи. С весом же агрегата легко справиться, воспользовавшись подвесной конструкцией.

Подвесная модель

Подвесные клещи для контактной точечной сварки применяются там, где необходимо выполнять большое количество соединений за смену. Обычно это крупные ремонтные мастерские, а также некоторые сборочные конвейеры. На фото представлен агрегат фирмы TECNA

Данная модель сварочных клещей закрепляется на специальном подвесе в зоне рабочего места сварщика. Подвесной кронштейн устройства оснащен гироскопом для устойчивого сохранения необходимой пространственной ориентации.

Внутри корпуса находится трансформатор, вырабатывающий сварочный ток требуемых характеристик и блок управления, позволяющий производить настройку параметров процесса.

Необходимое усилие сжатия клещей достигается посредством пневматического привода. Таким образом, клещи подключаются гибкими связями к электрическому питанию и источнику сжатого воздуха, каковым может быть как индивидуальный или групповой компрессор, так и внутрицеховая воздушная магистраль. Для охлаждения электродов в процессе работы применена водяная система с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Управление подвесными сварочными клещами осуществляется с помощью пистолетной рукоятки с курком, закрепленной в верхней части агрегата. Заготовка вводится в зазор между электродами, затем производится нажатие курка, после чего система автоматически отрабатывает в соответствии с предустановленными настройками.

Для примера рассмотрим технические характеристики младшей модели сварочных клещей tecna 3321. Мощность устройства (номинальная) – 16 киловольт-ампер.

Максимальная потребляемая мощность в процессе сварки составляет 37 киловольт-ампер. Питание осуществляется от трехфазной электрической сети 380 Вольт. Величина напряжения вторичной обмотки – 2,8 Вольта.

Сварочные клещи способны осуществлять точечную сварку стальных листов толщиной до 3 миллиметров, либо прутков, диаметром до 10 миллиметров. Вес клещей достигает 52 килограмма. Скорость выполнения операций сварочными клещами – 3960 точек за 1 час.

В целом ассортимент аппаратов для точечной сварки довольно велик, поэтому всегда есть возможность выбрать подходящую модель.

Источник