Механизм оплавления и осадки стыкосварочной машины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 4546 23 К И ИЕ ИЗОБРЕТЕВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ОПИСАН К АВТОРСКО логи- нный чар 977 ленКИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) 1. Сварочное производство, М 2,с 13, рис. 1.2. Электротехническая промышность, серия "Электросварка", 1984,4(85), с. 9, рис. 2,3. Авторское свидетельство СССРМ 394178, кл. В 23 К 11/04, 1971.(54) МЕХАНИЗМ ОПЛАВЛЕНИЯ И ОСАСТЫКОСВАРОЧНОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к стыковой сварке преимущественно малогабаритных деталей и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности,Известны устройства Щ, содержащие подвижный и неподвижный токоподводящие зажимы, в которых с определенным зазором между торцами закреплены свариваемые де. тали, 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 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 ремещения кареток 3 и 4, 4 ил. максимально возможной скоростью привод осадки выполняется электромагнитно-пружинным 2), состоящим из электромагнита, якорь которого через пружину соединен со штоком, толкающим подвижный зажим.Однако быстрее пер.:-:мещение подвижного зажима привод к возникновению в момент соединения оплавленных торцов ударных нагрузок, следствием которых является образование сварочных дефектов (расслоения и трещины в зоне соединения), а такжеувеличенная пластическая деформация (грат).Этот недостаток устраняется применением в стыкосварочной машине гидравлического привода осадки (3 который снабжен1745461 10 15 20 25 30 35 40 с.2 Ч 1 - = -- 1, Ь Чг 50 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 оплавленных 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;Е 1 - жесткость пружины, установленной между первым и вторым зажимами, кг/мм;Ч 1 - 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.Р=Ри(в)=2 Н,где Р 11 - усилие пружины 11, кг;Р 14 - усилие предварительного сжатия пружины 14, кг;1745461 Р 11=Р 14, Или а Н+Ъ (Нз-Н 4)=Ь Н+г 2 Н 4.5 Из этого уравнения следует, что 22 Нз - Н 4 Нз1, 11 Н 4 Н 4 10 Так как величины перемещения кареток3 и 4 (Нз и Н 4) прямо пропорциональны их скоростям (Ч 1 и Ч 2), то окончательно зависимость жесткостей пружин 14 и 11 от скоростей перемещения кареток 3 и 4 примет вид 15Ег Ч 1- = -- 1Е 1 Ч 2 Ч=Ч 1-Ч 2,20 где Ч - скорость осадки, м/с,Ч 1 - скорость перемещения каретки 3, м/с, Ч 2- скорость перемещения каретки 4, м/с.Этот процесс будет происходить до пол ного вытеснения расплавленного металла (фиг. 4), при этом каретка 3 пройдет путь Нз, а каретка 4 пройдет путь Н 4 и остановится при помощи регулируемого упора 16. Следовательно скорость перемещения каретки 30 3 будет равна Нз Ч 1= - , 35 Н 4Ч 2=1 40 где 1 - время перемещения каретки до полного вытеснения расплавленного металла.Очевидно, что при этом пружина 14 сожмется на величину, равную перемещению . каретки 4, т.е, Н 4, а пружина 11 сожмется на 45 величину, равную разности перемещений кареток 3 и 4, т.е, Нз - Н 4.Усилия пружин 11 и 14 достигнут величин соответственно: Ч=(0, 1,0,2) Ч 1,2 Ч 1 150 = 1= - 1= Е 1 Ч 2 0,90,8 Ч 1 Р 11=21Н+Е 1 (Нз-Н 4);Р 14=1.1Н+Е 2Н 4,=0,110,25 21-1 кг/мм,Е 1 - жесткость пружины 11, кг/мм;Н - 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 22 - 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 Ч 2=Ч 1-(0, 1,0,2) Ч 1=(0,9,0,8) Ч 1.Отношение жесткостей пружин 11 и 14 Принимаем 22=0,1521. Из конструктивных соображений и учитывая усилие сварки принимаем1745461 22=0,15 кг/мм,.- 0,1,0,3,С 1 б 1 Р У 5Рог 1 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 Р 11 Е 1Н+Е 1(Нз - Н 4=1 3+10,2=3,2 кг,что значительно меньше усилия сварки, и,следовательно, сопротивление пружин 11 и 1514 существенного влияния на работу привода осадки не оказывает.Предлагаемое техническое решение позволяет значительно упростить конструкциюмеханизма сжатия стыкосварочной машины с 20сохранением высокого качества сварки, присущего машинам, работающим по принципуосадки в два этапа, при этом отсутствие необходимости торможения быстро перемещающегося рабочего органа позволяет применять 25более быстродействующие по сравнению сгидравлическими приводы осадки, например электромагнитно-пружинные,Формула изобретения Механизм оплавления и осадки стыкосварочной машины, содержащий зажимы для свариваемых деталей, один из которых, установленный с возможностью возвратно- поступательного перемещения, связан с приводом оплавления и осадки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, другой зажим установлен также с 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;Е - жесткость пружины, установленной между зажимами, кг/мм.17454 б 1 рректор А.Осауленко едактор Т,Зубко Тираж Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбиюп "Латент", г. Ужгород, ул,ГагаринаЗаказ 2350 ВНИИПИ Государст ставитель Вхред М.Мор имофеевтал