Erforderliche Hauptausrüstungen für das Widerstandsschweißen

Dieser Artikel beleuchtet die drei Hauptgeräte, die für das Widerstandsschweißen erforderlich sind. Die Ausrüstungen sind: 1. Elektrischer Stromkreis 2. Schütze und Zeitgeber 3. Mechanische Systeme.

Ausrüstung Nr. 1: Stromkreis:

Die elektrische Schaltung besteht aus einem Step-Down-Schweißtransformator mit einem Schütz in der Primärwicklung und einem Sekundärkreis, der häufig eine einzige Windung ist. Der Sekundärkreis schließt die Elektroden und die Werkstücke zwischen sich ein. Sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom werden zum Widerstandsschweißen verwendet. Die Schweißmaschinen wandeln 50-Hertz-Netzstrom in Niederspannung mit hoher Stromstärke im Sekundärkreis um. AC-Schweißmaschinen sind einphasig oder dreiphasig.

Einphasige Systeme:

Die meisten Widerstandsschweißmaschinen sind einphasig, bei denen ein Einphasentransformator das Netz in eine niedrige Spannung von 1 bis 25 Volt umwandelt. Der in der Sekundärseite benötigte Strom hängt vom Material, der Dicke und der Geometrie des Werkstücks ab und kann zwischen 1000 und 100.000 Ampere variieren.

Die Schweißwärmesteuerung wird durch eine Stufenanwahl an der Primärseite des Schweißtransformators und durch eine Phasenverschiebungssteuerung erreicht, die die Induktionszeit von Ignitron-Schütz ändert, wie in Abb. 12.6 gezeigt.

Ignitron ist ein Gerät, das zum Schalten von Geräten verwendet wird, die zur Abgabe eines höheren Stroms dienen, während Thyratronröhren für einen Strom von bis zu 40 Ampere verwendet werden können. Bei Thyratron verhindert das Gitter (wie beim Triodenventil) den Stromfluss bis zum gewünschten Zeitpunkt, während bei Ignitron der Stromfluss nach Wunsch gestartet wird. In moderneren Geräten werden anstelle von Thyratron oder Ignitrone SCRs (Silicon Controlled Equifiers) verwendet.

Ein Ignitron ist eine Gasentladungsröhre, die nur dann Strom leitet, wenn ein Befehlssignal in sie injiziert wurde. Es besteht aus einem verschlossenen Rohr, das eine Anode und eine Quecksilberkathode enthält, wie in Abb. 12.7 gezeigt. Unter normalen Bedingungen fließt kein Strom zwischen der Kathode und der Anode. Wenn eine Spannung an den Zünder angelegt wird, verdampft das Quecksilber und die Röhre ist mit Dämpfen gefüllt, und der Stromfluss beginnt.

Der Strom wird von der Ignitron-Röhre geleitet, solange zwischen der Kathode und der Anode ein Spannungsunterschied besteht. Da der Strom nur von der Kathode zur Anode fließen kann, kann Ignitron als Gleichrichter wirken. Durch Anschließen des Zünders an einen genauen Zeitgeber kann eine sehr genaue Kontrolle der Schweißzeit erreicht werden.

Wenn nur ein Ignitron im Kreislauf angeschlossen ist, wird die Wärme in Halbperiodenimpulsen im Material erzeugt, zwischen denen kein Strom fließt. Dies erzeugt möglicherweise keine ausreichende Wärme in dem Material und die Schweißnähte können insbesondere in den Materialien mit hoher Leitfähigkeit wie Aluminium unbefriedigend sein. Das Problem kann jedoch überwunden werden, indem zwei Ignitrons in einer Back-to-Back-Verbindung miteinander verbunden werden, so dass ein Wechselstrom ununterbrochen im Sekundärkreis des Transformators fließt. Eine solche Schaltung ist in Abb. 12.8 dargestellt.

Dreiphasige Systeme:

Dreiphasen-Widerstandsschweißmaschinen haben den Vorteil einer ausgeglichenen Belastung der Hauptstromversorgung und werden daher bevorzugt. Es gibt zwei Arten solcher Maschinen, nämlich Frequenzumrichter und Gleichrichter. Die Frequenzumrichter-Maschine verfügt über einen speziellen Schweißtransformator mit einer 3-Phasen-Primärwicklung und einer Einphasen-Sekundärwicklung. Der Stromfluss wird durch Ignitron oder SCRs im Primärkreis gesteuert.

Der Stromfluss im Sekundärkreis ist in Form von Gleichstromimpulsen, deren Polarität durch Umschalten der Polarität der Primärhalbwellen geändert werden kann. Die Schaltung ist der einer Einphasenmaschine ähnlich. Die Stromfrequenz in der Sekundärseite wird durch Phasenverschiebung gesteuert. Die höchste Frequenz der Sekundärseite für die 50 Hz-Netzversorgung beträgt 16 Hz, dh mit einem vollen Zyklus in jeder Richtung und zwei Halbzyklen der Abkühlzeit oder 3 Impulsen in einem vollständigen Zyklus. Eine Verringerung der Frequenz verringert die Reaktanz und erhöht somit die relative Wichtigkeit des Widerstandes zwischen Elektrode und Arbeit.

In Dreiphasengleichrichter-Widerstandsschweißmaschinen werden SCRs aufgrund ihrer inhärenten Zuverlässigkeit häufig im Sekundärkreislauf eingesetzt. Der dreiphasige Eingang wird somit in einen gleichgerichteten Niederspannungsstrom umgewandelt. Der Gleichstrom-Schweißstrom hat jedoch eine starke 3-Phasen-Welligkeit, da keine Glättung und kein phasenverschobener Strom auftreten. Die elektrische Schaltung für eine solche Maschine ist in Abb. 12.9 dargestellt.

Ausrüstung Nr. 2. Schütze und Timer :

Ein Schweißkontaktgeber wird in der Primärwicklung einer Widerstandsschweißmaschine verwendet und dient zum Anschließen und Trennen der Stromversorgung. Es kann vom mechanischen, magnetischen oder elektronischen Typ sein. Mechanische Schütze werden normalerweise mit einem Fußpedal oder einer motorgetriebenen Nocke betätigt.

Sie sind preiswert, aber laut und haben eine kurze Lebensdauer. Magnetkontaktgeber werden durch einen Elektromagneten betätigt, der gegen eine Feder und die Schwerkraft arbeitet. Sie werden gemacht, um den Stromkreis zu öffnen, wenn; Wechselstromwelle nähert sich Null. Sie haben auch den Vorteil niedriger Anschaffungskosten, aber die Wartungskosten sind hoch und sie können bei schnellen Schweißzyklen nicht konstant funktionieren.

Elektronische Schütze sind Thyratron- oder Ignitron-Röhren oder siliziumgesteuerte Gleichrichter (SCRs), um den Stromfluss im Primärkreis zu stoppen oder zu starten

Zeitgeber werden verwendet, um die Reihenfolge und Dauer jeder Funktion einschließlich der Elektrodenkraft und der Zeitintervalle zwischen den einzelnen Funktionen oder Phasen zu steuern.

Ausrüstung Nr. 3. Mechanische Systeme:

Diese Systeme werden eingebaut, um die Elektrode zur Aufnahme der Arbeit zu bewegen. Die Kraft der Elektrode wird durch mechanische, hydraulische, pneumatische oder magnetische Mittel aufgebracht. Die Elektrodenkraft kann gemäß den Erfordernissen des Prozesses variiert werden. Die mehrstufigen Maschinen werden üblicherweise eingesetzt, um einen hohen Schmiededruck während der Verfestigung der Schweißnaht bereitzustellen.

Die Größe des Drucks variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, Dicke und Geometrie der Werkstücke. Der Schmiededruck, der angewendet wird, um das Schweißnugget zu festigen, kann zwei- bis dreimal so groß sein wie der Schweißdruck.

Wenn der Druck nicht gut reguliert wird, kann dies zu übermäßiger Erhitzung der Kontakte zwischen Elektrode und Werkstück führen, was zu Lichtbogenbildung und daraus resultierendem Lochfraß oder Brennen der Elektrodenflächen und der Werkstücke führen kann, wodurch die Schweißnähte völlig unbefriedigend sind.