Контактная сварка

Контактная сварка

В мире контактная сварка устойчиво занимает второе место после дуговой (30 -32% и 45 - 47% соответственно). До начала 90-х годов эта пропорция была справедлива и для России. Однако за прошедшие годы, в силу известных причин, эта пропорция резко изменилась в пользу дуговой сварки, хотя и в настоящее время контактная сварка в России занимает второе место среди различных способов сварки.

Контактная сварка является высокотехнологичным процессом и даёт наибольший эффект при высокой культуре производства. В противном случае затраты на приобретение контактного оборудования кажутся неоправданно высокими по сравнению с той же дуговой сваркой. На самом деле кажущаяся дешевизна дуговой сварки оборачивается высокими эксплуатационными расходами. Контактная сварка не требует высокой квалификации сварщика, качество сварки практически не зависит от сварщика, для контактной сварки не требуются расходные материалы. Кадровый фактор, несмотря на низкие (в абсолютном выражении) зарплаты, в некоторой степени играет роль; качеству сварки во многих случаях не придавалось должного значения, правда, в последнее время наметился перелом, обусловленный требовательностью покупателей к качеству продукции - сейчас зарплата высококвалифицированного сварщика дуговой сварки достигает 20 и более тысяч рублей; стоимость расходных материалов в несколько раз превышает стоимость дугового оборудования. Так, из общего объёма продаж сварочной техники и услуг ежегодная стоимость продаваемого сварочного оборудования составляет 30%, а 70% приходится на расходные материалы ?1?, при этом для контактной сварки расходные материалы практически не требуются. Однако в большинстве случаев для контактной сварки требуется технологичная конструкция изделия, качественное изготовление деталей, квалифицированный технологический персонал. Всё это имелось на предприятиях автомобилестроения, сельхозмашиностроения, оборонной промышленности, вагоно- и самолетостроения, при производстве труб, бытовой техники, в электронной и радиопромышленности, т.е. на предприятиях, выпускающих серийную и массовую продукцию и на некоторых из них сохранилось, несмотря на все сложности прошедшего десятилетия.

На железнодорожном транспорте контактная сварка применяется при изготовлении подвижного состава, при строительстве и ремонте путей (сварка рельсов), а также на других предприятиях бывшего МПС при изготовлении деталей и узлов, которые по своему характеру могут быть отнесены к общемашиностроительным.

Поскольку стыковая сварка рельсов как в стационарных условиях, так и на путях широко используется на железных дорогах страны и имеет свою специфику, эта тема рассматривается отдельно [2].

Из других видов контактной сварки чаще всего применяется точечная и рельефная сварка. Большой объём работ, выполняемых при помощи контактной точечной сварки, приходится на сварку крупногабаритных плоских конструкций - боковин и крыш вагонов и полувагонов. В отличие от приварки облицовки к каркасу при изготовлении городского транспорта (автобусы, троллейбусы, трамваи) [3], при строительстве железнодорожных вагонов имеется ряд существенных особенностей с точки зрения применения контактной сварки. Городской транспорт имеет меньшие размеры и меньшую толщину облицовки (1 - 1,5 мм), листы (полотнища) облицовки, как правило, не обладают достаточной жесткостью; при сборке кузовов предварительно сваривают каркас, к которому затем приваривают облицовку. Для получения хорошего внешнего вида облицовку перед сваркой или непосредственно в процессе приварки нагревают различными способами: электроконтактным нагревом, инфракрасными лучами, газовой горелкой. После остывания приваренные листы натягиваются и образуют ровную поверхность.

При строительстве железнодорожных вагонов толщина привариваемого к каркасу металла превышает 2 мм, сварка производится на стапелях, после чего боковины и крыши вагонов монтируют на платформах. Сварка на стапелях производится по различным схемам.

При неподвижной сварочной машине рама (каркас) и облицовка укладываются на стапель, который имеет возможность перемещаться по направляющим вдоль продольной оси контактной многоэлектродной машины. В определенных местах стапель с боковиной (крышей) останавливается таким образом, чтобы контактные электроды сжали облицовку с ребром каркаса и произвели сварку. Одновременная сварка всего поперечного ряда точек повышает производительность, однако требует увеличенной площади (площадь стапеля с двух сторон от сварочной машины) и повышенной мощности для сварки нескольких точек.

При неподвижном стапеле перемещается каретка со сварочной головкой и двумя электродами для односторонней сварки. Для замыкания сварочного тока на стапеле должны быть медные перемычки в местах постановки сварочных точек или вся постель иметь медную подложку. В первом случае ограничивается свобода постановки точек, во втором требуются дополнительные затраты на медную постель. За один цикл сваривается только одна пара точек, что снижает производительность, однако при этом снижается потребляемая мощность.

Другим вариантом сварки с неподвижным стапелем является сварка двумя сварочными головками, перемещающимися согласованно над и под стапелем. Каждая сварочная головка имеет два электрода. В месте сварки соответствующие верхние и нижние электроды должны быть соосны, а трансформаторы сфазированы таким образом, чтобы через их вторичные обмотки, сварочные электроды и детали прошел общий сварочный ток. В этом варианте по сравнению с предыдущим не требуется на стапеле медной постели или перемычек, но появляются дополнительные требования по соблюдению соосности электродов в процессе перемещения кареток.

Все указанные варианты используются на вагоностроительных предприятиях.

Среди задач, решенных с помощью рельефной сварки, является изготовление стрелочных башмаков железных дорог, состоящих из подушки (толщина центральной части 40 мм, толщина фланцев 25 мм) и подкладки толщиной 25 мм. При традиционном способе изготовления стрелочные подушки присоединялись к подкладкам шестью заклёпками диаметром 22 мм. Для уменьшения расхода металла и снижения трудоёмкости изготовления изделий была предложена новая конструкция сварных башмаков, предусматривающая соединение подушек с основаниями с помощью рельефной сварки. В связи с трудностью штамповки рельефов на деталях столь большой толщины сварка осуществлялась с применением вставок (концентраторов) цилиндрической формы. При сварке в соединении образовывалось литое ядро диаметром 55-60 мм, площадь которого превышала суммарную площадь поперечного сечения шести заклёпок. Трудоёмкость изготовления сварного башмака оказалась значительно ниже, чем клёпаного, так как переход на сварку исключал операции прихватки, сверловки и клёпки. При этом отпадала надобность во фланцевых участках подушек, что давало экономию металла в 5 кг на каждый башмак. Для уменьшения деформации кромок подушек, вызванной их малой шириной, к боковым поверхностям подушек во время сварки прижимали медные охладители. Длительная эксплуатация стрелочных переводов со сварными башмаками на Западно-Сибирской железной дороге показала, что их стойкость в 2 - 3 раза превышает стойкость клёпаных при значительном уменьшении трудоёмкости обслуживания.

Для промышленного внедрения данной технологии во ВНИИЭСО по заказу Новосибирского стрелочного завода была разработана и изготовлена установка постоянного тока типа УРВ-16001. Установка развивала сварочный ток 160 кА и усилие электродов 40 тонн. Выпрямление тока осуществлялось с помощью двух трехфазных выпрямителей, собранных на мощных кремниевых диодах Д253-4000. Все вспомогательные процессы: сборка и фиксация свариваемых деталей, установка между ними концентратора, подача деталей в зону сварки и съём готового изделия осуществлялись в автоматическом цикле работы с помощью специальных
Контактная сварка применяется также при производстве тепловозов, электровозов и др. объектов железных дорог.