Книга. Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка
 Скачать 6.42 Mb.
|
|
Точечная сварка для домашней мастерской Этот ЭСА позволяет сваривать листовой металл толщиной до 1 мм, прутки и прово- локу диаметром до 4 мм. При питании от сети 220 В выходное напряжение холостого хода составляет 4–6 В, а максимальный импульсный сварочный ток – до 1500 А. Его схема (рис. 67, а) содержит три узла: сварочный трансформатор, полупроводнико- вый тиристорный ключ и устройство выдержки времени, обеспечивающее требуемую дли- тельность сварочного импульса. Первичная обмотка СТ Т2 подключена к сети через тиристорный бесконтактный пус- катель Р1 типа МТТ4К и автоматический выключатель SA1. Реле времени собрано на транс- форматоре Тр1, диодном мосте КЦ402, электролитических конденсаторах С1—С6, реле К1 и коммутирующих переключателях. В положении, показанном на схеме при включении сетевого питания автоматом SA1, конденсаторы С1—С6 начинают заряжаться до напряжения 15–30 В. Конденсаторы подклю- чаются к диодному мосту при помощи переключателя П2К с независимой фиксацией, что позволяет подключать различное количество конденсаторов. Величиной емкости, а следо- вательно, и запасенной ею энергией определяется время удержания реле РЭС в замкнутом состоянии. С целью уменьшения количества конденсаторов и переключателей П2К для под- борки времени цикла сварки их можно собирать в параллельную цепь. В цепи заряда конденсаторов установлен резистор R1, ограничивающий зарядный ток конденсаторов в начальный момент зарядки. Это позволяет увеличить срок службы конден- саторов. Грубую подстройку тока сварки осуществляют путем переключения отводов сило- вого трансформатора Т2. Более точное время цикла сварки подбирают переменным резисто- ром R2. Зарядка конденсаторов происходит через нормально замкнутый контакт кнопки SA2. При нажатии на кнопку SA2 замыкается ее нормально разомкнутый контакт, который под- ключает реле К1 к конденсаторному блоку. Нормально замкнутый контакт в это время размыкается, что препятствует подключению реле К1 непосредственно к выпрямитель- ному мосту. При разряде времязадающих конденсаторов реле срабатывает, своими контак- тами замыкает управляющие контакты тиристорного реле Р1, которое и включает свароч- ный трансформатор. После того как конденсаторы разрядятся, реле отключится, сварочный импульс прекратится. Для подготовки к следующему импульсу кнопку КН1 нужно отпу- стить. В качестве реле К1 подойдет герконовое реле типа РЭС42, РЭС43 или подобное с напряжением срабатывания 15–20 В. При этом чем меньший ток срабатывания реле, тем Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 179 больше выдержка времени. Ток между контактами 4 и 5 тиристорного пускателя не превы- шает 100 мА, поэтому подойдет любое слаботочное реле. Ориентировочные номиналы емкостей C1 и С2 по 47,0 мкФ, С3, С4 – 100,0 мкФ, С5 и С6 – 470,0 мкФ; все емкости – на рабочее напряжение не ниже зарядного 30 В. С таким набором время цикла сварки путем прохождения силового тока через ключ МТТ4К 80-8 может меняться от единиц до десятков периодов сетевого напряжения. Рис. 67. Принципиальная схема ЭСА: а – основные узлы ЭСА; б – количество витков; в – схема силового ключа МТТ4К Функционально предлагаемое устройство состоит из трех узлов: блока управления; сварочного трансформатора; контактно-сварочного узла. Для изготовления блока управления понадобится трансформатор мощностью 10–20 Вт с напряжением сетевой обмотки 220 В, 50 Гц и напряжением вторичной обмотки 20– 25 В; набор электролитических конденсаторов типа К50-35; реле герконовое типа РЭС42; РЭС43; РЭС55 или другое электромеханическое с малым током срабатывания и рабочим напряжением 15–25 В; кнопка переключающая типа КМ-1 или другая; блок переключателей типа П2К независимого включения на 6 позиций для подключения конденсаторов; перемен- ный резистор мощностью 1–3 Вт группы А или проволочный; диодный мост типа КЦ402— КЦ407. Выпрямительный мост можно собрать и из отдельных диодов с подходящими пара- метрами. Основной деталью блока управления является силовой ключ МТТ4К – однофазный бесконтактный тиристорный пускатель на ток 40–80 А и напряжением 600–800 В, выпус- каемый ООО «Элемент-Преобразователь» (г. Запорожье). Схема этого модуля достаточно проста (рис. 67, в) и содержит два тиристора, включенных встречно-параллельно, два диода и резистор. Контакты 1 и 3 коммутируют нагрузку в то время, когда замкнуты контакты 4 и 5. В данном случае они замыкаются при помощи контактной группы реле К1. Если купить заводской ключ не удалось, его можно составить самостоятельно. В этой схеме можно при- менять тиристоры типа Т122, Т131, Т132 и т. п., диоды КД105, КД208, КД209, КД226 и т. п. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 180 Величину сопротивления – 10–20 Ом – нужно будет подобрать в режиме отладки для надеж- ного срабатывания ключа. Для изготовления силового сварочного трансформатора Т2 подойдет магнитопровод от неисправного ЛАТРа на 2,5 А. Удалив старую обмотку, вырезаем из электрокартона тол- щиной 0,5–1,0 мм две шайбы, которые накладываем на торцы магнитопровода с напуском 1– 2 мм по внутреннему и наружному диаметру с последующим бандажированием лакотканью или подобным материалом. Желательно использовать не менее трех слоев бандажа. Диаметр провода сетевой обмотки выбран 1,2–1,5 мм, желательно в тканевой изоляции для более качественной пропитки лаком. Провод укладываем виток к витку равномерно по всему пери- метру магнитопровода. Количество витков показано на рис. 67, б (с помощью отводов можно осуществлять грубую регулировку сварочного тока). После намотки первичной обмотки ее бандажируют хлопчатобумажной лентой и пропитывают лаком типа КС521, ЭП730 или ана- логичным. Вторичная обмотка содержит 4–7 витков медного многожильного провода диаметром не менее 20 мм и сечением не менее 300 мм 2 в кремнийорганической изоляции или анало- гичного жгута. На концы обмотки следует надеть соответствующие наконечники с последу- ющим пропаиванием для достижения минимального сопротивления контактного перехода. Контактно-сварочный узел изготавливают по тому же принципу, что и в предыдущей конструкции. Материалом для электродов может служить медь, бериллиевая бронза и их заменители. Для создания качественного сварочного ядра контактная площадь электрода должна быть минимальной. Также необходимо обеспечить плотное прилегание и сжатие свариваемых деталей силой не менее 20 кг/см 2 (это усилие подбирают при отработке техно- логического процесса). При сборке устройства особое внимание надо уделить качеству соединений для полу- чения минимальных потерь на переходных сопротивлениях контактов. Необходимо установить силовой ключ МТТ4К на радиатор охлаждения площадью 400–600 см 2 или использовать теплоотводящую площадь корпуса устройства, не забывая о том, что на силовых контактах и контактах управления присутствует сетевое напряже- ние. Для защиты от аварийных ситуаций схема содержит автоматический выключатель SA1, который одновременно выполняет функцию общего выключателя питания устройства. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 181 Конструкции самодельных электрододержателей В течение всего времени развития сварки совершенствовались и модифицировались и держатели сварочных электродов. Многие сварщики, особенно времен советской закалки, до сих пор пользуются «вилкой». Это относительно удобный и, безусловно, самый дешевый вид держака. Трезубец легко изготавливается и долго служит, почти не обгорая. Делают его из трех отрезков арматурного прута ∅6–8 мм, выгнув концы двух из них и сварив у основания трезубца (рис. 68, а). Сварочный провод пропускают между длинными концами ручки «вилки» и обматывают их вокруг нее. Сверху надевают резиновую трубку (кусок шланга), которую и держит в руках сварщик. Чтобы держатель не так сильно грелся, провод нужно приваривать поближе к рогам вилки, а не с краю ручки. Вместо сварки можно использовать обжим провода и вилки стальным хомутом с винтовой стяжкой. Увы, такая простая конструкция таит в себе весьма существенные недостатки. Из-за плохо зафиксированного контакта между сварочным проводом и прутьями трезубца держа- тель сильно греется, а огарки приходится выбивать или вытаскивать другим электродом, плоскогубцами или «выкорчевывать» о какую-нибудь прочную поверхность. Иной раз такая поверхность оказывается гальванически связанной с «землей» сварочного аппарата, и тогда сварщик, как правило, получает лучевой ожог глаз и нередко – кожи. К тому же трезубец потенциально опасен, потому что большая часть его открытой поверхности находится под напряжением. Поэтому на сегодня он запрещен для использования во всех странах мира, поскольку представляет опасность для здоровья самого сварщика и для окружающих его людей. Рис. 68. Самодельные электрододержатели: а – обычная «вилка»-трезубец; б – модифицированная «вилка» Немного удобнее работать с модифицированной «вилкой» (рис. 68, б) – она не так сильно греется. Это обусловлено тем, что рукоятка сделана из стальной трубки, в кото- рую запрессовывается зачищенный конец сварочного провода. Трезубец в таком держателе можно сделать двумя способами. В первом случае его делают так же, как и в обычной «вилке», но без длинной ручки, и просто приваривают к трубке-рукоятке. Можно поступить Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 182 и по-другому: берут подлиннее трубку для рукоятки и со стороны, противоположной вводу сварочного провода, пропиливают вдоль так, чтобы получились три зубца. Их и выгибают в виде трезубца. В обоих случаях на рукоять надевают резиновый шланг. И все же «вилки» опасны. Их категорически не рекомендуют применять даже в люби- тельских условиях. Да это и не нужно. Любителями сварки давно разработаны весьма непло- хие конструкции электрододержателей. Рассмотрим некоторые их них. Простой электрододержатель Этот держатель рассчитан на использование наиболее распространенных электродов ∅3–4 мм. Его основой служит 300-мм отрезок полудюймовой толстостенной стальной трубы (рис. 69, а). В один из торцов впрессована обточенная на конус гайка М10 – под болт фик- сации электрода. Можно ее и просто приварить к торцу трубы. Электрод вставляют в сквоз- ное отверстие ∅4 мм, просверленное перпендикулярно оси трубы в 25 мм от этого торца, и поджимают болтом с накаткой на головке. Еще через 25 мм от этого же торца в заготовке выполнено отверстие ∅9 мм, и в этом месте соосно с отверстием приварена гайка М8. В нее вворачивают соответствующий болт для зажима наконечника силового кабеля от сварочного агрегата. Наконечником может слу- жить любая подходящая по диаметру медная (хуже – латунная или стальная) тонкостенная трубка, которая надевается на очищенный от изоляции конец сварочного кабеля и обжимает его. Без наконечника контакт кабеля с держателем будет плохим, что приведет к сильному нагреву рукоятки и даже снижению сварочного тока. Рукоятку следует оформить, намотав на нее виток к витку толстый провод в термо- стойкой изоляции и закрепив его слоем прорезиненной изоленты. Можно поступить и тра- диционно, надев на рукоятку обрезок толстостенного резинового шланга. Резьбовой электрододержатель Этот держатель делается из отрезка водопроводной трубы 1/2˝ с резьбой на одном конце и соединительной муфты (рис. 69, б). В муфте ближе к одному из краев перпендику- лярно оси просверливают сквозное отверстие ∅5 мм. Электрод вставляют в это отверстие и муфту навинчивают на резьбовой конец трубы. Удобна такая простая конструкция тем, что обеспечивает надежный контакт электрода с трубой и позволяет быстро его сменить: стоит чуть ослабить муфту, и огарок выпадет. Противоположный от резьбы конец трубы сплющивают, просверливают отверстие и болтом с гайкой прикрепляют наконечник, в который запрессован гибкий сварочный кабель. На трубу с наконечником надевают резиновый шланг в качестве ручки. Электрододержатель с рычажным фиксатором Здесь для корпуса, так же как и у вышеописанных держателей, приспособлен отрезок полудюймовой толстостенной стальной трубы длиной 200–250 мм (рис. 69, в). И наружное оформление (изоляция) делается тем же способом – обрезком шланга. Особенность данной конструкции – в фиксаторе, которым удерживается электрод и который позволяет очень легко менять последний. Фиксатор вырезают из стальной полосы толщиной 6 мм. Для скобы используется стальная проволока ∅1,5–2 мм. Пружина нужна довольно тугая, прекрасно подойдет пру- жина от старой раскладушки. В качестве оси пружины хорошо подходит отрезок гвоздя ∅3 мм. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 183 Рис. 69. Самодельные электрододержатели: а – простой электрододержатель (1 – основание (отрезок трубы 1/2˝); 2 – кабель сило- вой; 3 – наконечник кабеля; 4 – болт М8; 5 – гайка М8; 6 – защита рукоятки (обмотка из провода ПРППМ 2–1,2 или отрезок шланга); 7 – электрод; 8 – гайка М10; 9 – болт M10 с накаткой); б – резьбовой (1 – кабель силовой; 2 – наконечник кабеля; 3 – болт с гайкой М8; 4 – рукоятка (отрезок трубы 1/2˝); 5 – отрезок резинового шланга; 6 – муфта 1/2˝; 7 – элек- трод); в – с фиксатором (1 – фиксатор; 2 – электрод; 3 – корпус (отрезок трубы); 4 – отрезок резинового шланга; 5 – скоба; 6 – пружина; 7 – ось пружины; 8 – винт с гайкой М5 (М6); 9 – сварочный кабель) В корпусе под фиксатор пропиливают паз той же ширины (6 мм). С одной стороны полку паза нужно сточить надфилем под углом 30–40°, чтобы передний крючок фиксатора надежнее цеплялся и в то же время позволял поднимать фиксатор при смене электрода. Под Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 184 пазом, согласно указанным на чертеже размерам, нужно просверлить отверстие, в которое будут вставлять электрод. При сборке корпус держателя следует зажать в тиски. Зацепите пружину за отверстие в фиксаторе. В другой крючок пружины проденьте капроновый шнур и, сложив его вдвое, пропустите вниз через корпус. Фиксатор устанавливают вырезом на сточенный край паза. Остается лишь, потянув за шнур, растянуть пружину и зацепить ее за ось, продетую в соот- ветствующее отверстие в корпусе. Под шляпку гвоздя, который исполняет роль оси, в кор- пусе выполнена зенковка. С другой стороны гвоздь обрезают заподлицо с корпусом. Чтобы ось не вылетела, оберните корпус в этом месте полоской из тонкой жести (потом она при- жмется шлангом). Но можно и не обрезать гвоздь, а просто загнуть его конец. Электрический кабель сварочного аппарата соединяют с корпусом винтом М5 или М6 с потайной головкой. Если под рукой такого винта не нашлось, сделайте его из подходящего по диаметру шурупа: удалите у него нарезную часть, а на гладкой нарежьте резьбу. Сверху на держатель натягивают ручку – традиционный отрезок толстого резинового шланга. Шланг должен быть такой длины, чтобы с одной стороны закрывать нижнюю часть корпуса и медный наконечник кабеля, а с другой – на 15–20 мм не доходить до отверстия, в которое вставляется электрод. Электрододержатель сo штоковым фиксатором Держатель состоит из полого корпуса, в котором размещен подпружиненный сердеч- ник с отверстием под электрод (рис. 70, а). Для установки или смены электрода достаточно нажатием на наконечник совместить отверстия в корпусе и сердечнике. После отпускания наконечника электрод надежно зажимается благодаря силе пружины. Для корпуса понадобится отрезок водопроводной трубы длиной 170 мм и ∅16 мм. Выровняйте на токарном станке его торцы и рассверлите трубу до внутреннего диаметра 13 мм. Последняя операция необходима для удаления сварочного шва внутри трубы (впрочем, эту операцию можно выполнить и вручную круглым напильником, зажав отрезок трубы в тисках). Затем при помощи ролика (также на токарном станке) нужно завальцевать один конец трубки. После этого в завальцованном торце просверлите отверстие ∅8,5 мм под ось сердеч- ника. Здесь тоже можно обойтись без токарного станка и выполнить завальцовку вручную. Для этого в торце трубки надо сделать 3–4 продольных пропила глубиной 2–3 мм. Получен- ные лепестки загните внутрь плоскогубцами с узкими губками, аккуратно догибая ударами молотка. Отверстие в завальцовке можно сформировать тонким круглым напильником или надфилем. Но дальше токарный станок всё же понадобится – нужно выточить сердечник. Затем вставьте сердечник вместе с дистанционными шайбами до упора в корпус и зафиксируйте гайкой с технологический втулкой (рис. 70, б). Теперь просверлите отверстие ∅5,5 мм под электрод одновременно в корпусе и сердечнике. Угол наклона относительно корпуса держа- теля может быть таким, какой удобен вам для работы: от 90° до 115°. Положение отверстия для упора зависит от размеров пружины, и его следует опреде- лить опытным путем. Пружина должна обеспечивать надежное крепление электрода в кор- пусе и в то же время его замену без особых усилий. Перед сборкой на задний торец сердечника наклейте изолирующую шайбу, вырезан- ную из паронита. Она нужна для того, чтобы сварочный ток не протекал через пружину, нагревая и отпуская ее. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 185 На собранный держатель сверху наденьте кусок резинового шланга подходящего раз- мера. Если шланг держится на корпусе слишком свободно, его можно зафиксировать про- волочными хомутами. На выступающий конец сердечника наденьте и приклейте или привинтите винтом М4 с потайной головкой наконечник из текстолита или другого диэлектрика. Желательно, чтобы его вертикальный размер превышал диаметр держателя в сборе. Тогда держатель без элек- трода можно смело класть на сварочный стол, не опасаясь замыкания. Рис. 70. Электрододержатель: а – общий вид; б – сверление наклонного отверстия; 1 – наконечник (втулка); 2 – элек- трод; 3 – сердечник; 4 – изоляционная прокладка; 5 – пружина; 6 – упор; 7 – корпус; 8 – резиновый шланг; 9 – технологическая втулка; 10 – дистанционные шайбы |