Механизм оплавления и осадки стыкосварочной машины

 

Использование: для стыковой сварки преимущественно малогабаритных деталей в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: каретки 3 и 4 с зажимами 5 и 6 установлены подвижно на направляющих 2. Каретка 3 соединена с приводом 13 осадки. Вторая каретка 4 подпружинена относительно первой пружиной 11 и относительно неподвижного основания пружиной 14, а также снабжена упорами 15 и 16. Соотношение жесткости пружин задается . Устройство позволяет осуществлять осадку в два этапа: быстрое перемещение каретки 3 до касания оплавленных торцов деталей 7, 8 и плавная осадка, при которой каретка 4 перемещается со скоростью меньшей , чем скорость каретки 3. Скорость осадки определяется разностью скоростей перемещения кареток 3 и 4. 4 ил.

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833349/08 (22) 31.05.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Научно-исследовательский технологический институт и Московский авиационный технологический институт. (72) В.В,Тимофеев, В.А.Сидякин, С.П.Кочэрмин, В.П.Логинов и А.И.)Куков (53) 621.791,762.5(088.8) (56) 1. Сварочное производство, М 2, 1977, с..13, рис. 1.

2. Электротехническая промышленность, серия "Электросварка", 1984, вып.

4(85), с. 9, рис. 2.

3. Авторское свидетельство СССР

М 394178, кл. В 23 К 11/04, 1971. (54) МЕХАНИЗМ ОПЛАВЛЕНИЯ И ОСАДКИ

CTblKO(:BAPO× Í0É МАШИ Н Ы

Изобретение относится к стыковой сварке преимущественно малогабаритных деталей и может быть использовано в машиHocTpoNT8RbHoA, приборостроительной и других отраслях промышленности.

Известны устройства (11, содержащие подвижный и неподвижный токоподводящие зажимы, в которых с определенным зазором между торцами закреплены свариваемые детали, Нагрев и оплавление торцов свариваемых деталей осуществляется посредством электрической дуги, горящей в зазоре между торцами свариваемых деталей, Осадка после оплавления производится перемещением подвижного зажима при помощи привода осадки. Для обеспечения. закрытия зазора с (57) Использование: для стыковой сварки преимущественно малогабаритных деталей в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности.

Сущность изобретения: каретки 3 и 4 с зажимами 5 и 6 установлены подвижно на направляющих 2. Каретка 3 соединена с приводом 13 осадки. Вторая каретка 4 подпружиненэ относительно первой пружиной

11 и относительно неподвижного основания пружиной 14, а также снабжена упорами 15 и 16. Соотношение жесткости пружин задается. Устройство позволяет осуществлять осадку в два этапа: быстрое перемещение каретки 3 до касания оплавленных торцов деталей 7, 8 и плавная осадка, при которой каретка 4 перемещается со скоростью меньшей, чем скорость каретки 3. Скорость осадки определяется разностью скоростей перемещения кареток 3 и 4, 4 ил.

Ъ

4 максимально возможной скоростью привод Ф осадки выполняется электромагнитно-пру- (Я жинным (21, состоящим из электромагнита, ф» якорь которого через пружину соединен со 0» штоком, толкающим подвижный зажим.

Однако быстрее пер.:=.мещение подвижного зажима привод к возникновению в момент соединения оплавленных торцов 4 ударных нагрузок, следствием которых является образование сварочных дефектов (расслоения и трещины в зоне соединения), а такжеувеличеннэя пластическая деформация (грат).

Этот недостаток устраняется применением в стыкосварочной машине гидравлического привода осадки (3$ который снабжен

1745461

15

40 -г Ч1 — = — — 1, Z1 Чг

55 автоматическим тормозом, позволяющим производить осадку в два этапа: закрытие зазора между торцами свариваемых деталей с максимально возможной скоростью и завершение осадки с пониженной скоростью, начиная с момента касания оплавленныхх торцов. Для этого автоматический тормоз выполнен в виде цилиндра с двумя полостями, снабженными симметрично расположенными входными и выходными каналами, сообщающимися через калиброванное отверстие, внутри цилиндра размещен с возможностью регулирования рабочего хода плунжер с тормозной калиброванной насадкой переменного сечения, связанный с удерживающей регулируемой пружиной.

Однако при сварке малогабаритных деталей, когда усилие сжатия не превышает

10-20 кг, данное техническое решение становится экономически не целесообразным, так как введение в стыкосварочную машину гидропривода существенно усложняет ее конструкцию за счет необходимости введения дополнительных узлов, таких, как насосная станция, клапаны управления, соединительная арматура и т.д, Целью изобретения является упрощение конструкции механизма осадки стыкосварочнай машины,.обеспечивающего осадку в два этапа: закрытие зазора между торцами с максимально возможной скоростью и завершение осадки, начиная с момента касания оплавленных торцов с пониженной скоростью.

Поставленная цель достигается тем, что в механизме оплавления и осадки стыкосварочной машины, содержащем неподвижное основание с направляющими в которых установлены первый соединенный приводом осадки зажим и второй зажим, причем второй зажим установлен с возможностью перемещения в направлении хода привода осадки и снабжен упорами, а также подпружинен в направлении перемещения с одной стороны относительно первого зажима, а с другой — относительно неподвижного основания, при этом жесткость пружин определяется из выражения где Ег — жесткость пружины, установленной межДу вторым зажимом и неподвижным основанием, кг/мм;

Z1 — жесткость пружины, установленной между первым и вторым зажимами, кг/мм;

Ч1 — скорость перемещения первого зажима, м/с, Чг — скорость перемещения второго зажима, м/с.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый механизм, разрез; на фиг, 2 — его кинематическая схема в исходном положении; на фиг. 3 -то же, в момент соприкосновения оплавленных торцов; на фиг, 4- то же, в конечном положении.

Предлагаемый механизм состоит из неподвижного основания 1, на котором закреплены направляющие 2 прямолинейного движения с каретками 3 и 4. На каретках 3 и 4 закреплены токоподводящие зажимы 5 и 6, в которых расположены свариваемые детали 7, 8, В нижней части кареток 3 и 4 закреплены. кронштейны 9 и 10, между которыми расположена пружина 11. При этом кронштейн 9 соединен со штоком 12 привода 13 осадки (электромагнитопружинный), а кронштейн 10 соединен с пружиной

14 и снабжен упорами 15 и 16. Второй конец пружины 14 опирается через регулировочный винт 17 на неподвижное основание 1.

Механизм работает следующим образом.

В начале процесса сварки детали 7 и 8 закрепляются в зажимах 5 и 6 с зазором Н, обеспечивающим оптимальный режим горения оплавляющей дуги.

При этом привод 13 осадки находится в крайнем правом (на фиг, 2) положении. На торцах свариваемых деталей возбуждается оплавляющая их дуга, По окончании процесса оплавления включается привод 13 осадки, который, воздействуя через шток 12 и кронштейн 9 на каретку 3; быстро перемещает ее вместе со свариваемой деталью

7 влево. При этом пружина 11 сжимается, а каретка 4 с деталью 8 в зажиме 6 остается на месте, определяемом упором 15, так как усилие предварительного сжатия пружины 14 превышает усилие сжатия 11 пружины, 45 В момент касания (или несколько ранее) торцов свариваемых деталей 7 и 8 (фиг, 3) усилие сжатия пружины 11 становится равным усилию предварительного сжатия пружины 14, и каретка 4 вместе с зажимом 6 начинает двигаться влево. Совпадение момента касания оплавленных торцов и начала движения каретки 4 регулируется при помощи винта 17, изменяющего усилие предварительного сжатия пружины 14.

Р11=Р14(в)=Ъ Н, где Р11 — усилие пружины 11, кг;

Р14(п) — усилие предварительного сжатия пружины 14, кг;

1745461

P11=P14 или

Z1 H+Z1 (Нз-Н4)=21 Н+22 Н4.

5 Из этого уравнения следует, что

22 НЗ вЂ” Н4 НЗ

1, Z1 Н4 Н4

10 Так как величины перемещения кареток

3 и 4 (Нз и Н4) прямо пропорциональны их скоростям (V1 и Чг), то окончательно зависимость жесткостей пружин 14 и 11 от скоростей перемещения кареток 3 и 4 примет вид

15 г V1 — = — — 1

Чг

Ч=V1 — V2, 20 где V — скорость осадки, м/с, V1 — скорость перемещения каретки 3, м/с, Чг — скорость перемещения каретки 4, м/с.

Этот процесс будет происходить до пол- 25 ного вытеснения расплавленного металла (фиг. 4), при этом каретка 3 пройдет путь Нз, а каретка 4 пройдет путь Н4 и остановится при помощи регулируемого упора 16. Следовательно скорость перемещения каретки 30

3 будет равна

Нз

V1= —, 1

Н4

Ч2=

40 где t — время перемещения каретки до полного вытеснения расплавленного металла.

Очевидно, что при этом пружина 14 сожмется на величину, равную перемещению . каретки 4, т.е, Н4, а пружина 11 сожмется на 45 величину, равную разности перемещений кареток 3 и 4, т.е,Нз — Н4.

Усилия пружин 11 и 14 достигнут величин соответственно:

V=(0,1„,0,2) V1, Z2 «V1 Ч1

50 . = — — 1= — 1=

Е1 Чг 0,9...0,8 Ч1

Р11=Z1 H+Z1 (Нз-Н4);

P14=Z1 H+Z2 Н4, =0,11 ...0,25

Z1-1 кг/мм.

Z1 — жесткость пружины 11, кг/мм;

Н вЂ” величина сжатия пружины 11, равная величине дугового зазора, мм, .

Таким образом, с момента касания оплавленных торцов обе каретки 3 и 4 перемещаются одновременно в одну сторону, но с разной скоростью. При этом скорость перемещения каретки 4 с деталью 8 меньше скорости перемещения каретки 3 с деталью 7.

Следовательно, свариваемая деталь 7 в процессе движения обгоняет деталь 8, что приводит к вытеснению расплавленного металла из зоны, расположенной между торцами деталей 7 и 8, Скорость вытеснения, т,е. скорость осадки (без учета весьма малого сопротивления расплавленного металла), будет равна разности скорости перемещения кареток 3 и 4 а скорость перемещения каретки 4 где Z2 — жесткость пружины 14.

Как указывалось выше, при одновременном движении кареток 3 и 4 усилия пружин 11 и 14 равны, т е, После полного вытеснения расплавленного металла и остановки каретки 4 на упоре

16 привод 13 осадки сжимает свариваемые детали 7 и 8 с усилием, требуемым для сварки и значительно превышающим усилие сжатия пружин 11 и 14. В таком положении детали 7 и 8 выдерживаются до полного остывания расплавленного металла, после чего извлекаются из зажимов 5 и 6.

Привод 13 осадки и каретки 3 и 4.возвращаются в исходное положение, Цикл, сварки закончен.

Например, для сварки алюминиевых трубок диаметром 6 мм требуется усилие сжатия 20 кг, Дуговой зазор Н равен 3 мм.

Толщина расплавленного металла на торцах деталей не превышает 0,2 мм. Скорость осадки на втором этапе должна составлять величину 0,1...0,2 от скорости первоначального закрытия дугового зазора, т.е. от скорости перемещения каретки 3 тогда скорость перемещения каретки 4

Чг=Ч1-(0, 1.,0.2) Ч1=(0,9...0,8) V1.

Отношение жесткостей пружин 11 и 14

Принимаем Z2=0,15Z1.

Из конструктивных соображений и учитывая усилие сварки принимаем

1745461

Z2=0,15 кг/MM. — 0,1...0,3, 21

Пружина наружным диаметром 22 мм, диаметр проволоки 2,2 мм, число витков — 3, тогда жесткость второй пружины будет;

Такой жесткостью обладает пружина наружным диаметром 20 мм, диаметр проволоки 1,6 мм с числом витков — 7. При этом усилие сжатия пружины 11 будет равно 10

Р11-21 H+Z1 (Нз — Н4 =1 3+1 0,2=3,2 кг, что значительно меньше усилия сварки, и, следовательно, сопротивление пружин 11 и 15

14 существенного влияния на работу привода осадки не оказывает.

Предлагаемое техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию механизма сжатия стыкосварочной машины с 20 сохранением высокого качества сварки, присущего машинам, работающим по принципу осадки в два этапа, при этом отсутствие необходимости торможения быстро перемещающегося рабочего органа позволяет применять 25 более быстродействующие по сравнению с гидравлическими приводы осадки, например электромагнитно-пружинные, Формула изобретения

Механизм оплавления и осадки стыкосварочной машины, содержащий зажимы для свариваемых деталей, один из которых, установленный с возможностью возвратнопоступательного перемещения, связан с приводом оплавления и осадки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции, другой зажим установлен также е возможностью возвратно-поступательного перемещения, снабжен упорами для ограничения его перемещения и подпружинен в направлении перемещения с одной стороны относительно первого зажима, а с другой — относительно неподвижного основания машины посредством пружин, соотношение жесткости которых определяется из выражения где 22 — жесткость пружины, установленной между вторым зажимом и неподвижным основанием машины, кг/мм;

Z> — жесткость пружины, установленной между зажимами, кг/мм.

17454 á1

Составитель В.Тимофеев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор Т.Зубкова

Производственно-издательский комбинат "Латент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101,Заказ 2350 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5