Приспособления для сварки: требования к оборудованию

Самодельные или фабричные приспособления для сварки удерживают компоненты металлоконструкции в заданном положении и повышают точность позиционирования. Оснастка необходима при выполнении основных и дополнительных шагов технологического процесса. В серийном или массовом производстве используют автоматические устройства. В бытовых условиях применяют изделия с механическим приводом.

Приспособления для сварки нужны, чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия работы.

Разновидности сварочного оборудования

При проведении сварочных работ необходим трансформатор или инвертор, подключенный к сети переменного тока напряжением 220 или 380 В.

Поскольку детали в процессе соединения смещаются и нагреваются до температуры выше +200°С, то требуется оснастка для позиционирования и удержания заготовок. Вспомогательные устройства принято разделять на категории по функциональности, производительности и принципу действия.

По функциональности

Оборудование может быть:

Универсальным, предназначенным для работы с заготовками разной конструкции или геометрической конфигурации. Отличается уменьшенными габаритами и массой, используется при проверке корректности сборки и установочных размеров, а также при проведении ремонтных работ. Не обеспечивает высокой производительности. К универсальным приспособлениям относят струбцины или пружинные зажимы.
Специальным, рассчитанным на выполнение одной операции или применяемым для сварки узлов с едиными конструктивными характеристиками. Используется в условиях крупносерийного производства, обеспечивает улучшение качества и сокращает временные затраты на сварку. К специальной оснастке относят сборочно-сварочные стенды, кондукторы или шаблоны.

По виду производства

Оборудование разделяют:

Для серийного или массового производства. Отличается повышенным ресурсом и обеспечивает ускоренное снятие и монтаж заготовок. Упоры регулируются для изготовления металлоконструкций различной конфигурации.
Для единичного или мелкосерийного производства. Используются в бытовых условиях или для сварки опытных узлов. Не требовательно к быстроте установки либо снятия заготовок, рассчитано на изготовление нескольких десятков сварных узлов.

Оборудование разделяют по виду производства.

По характеру работы

Оснастку разделяют на следующие типы:

с ручным приводом (например, с винтовым или пружинным зажимом либо эксцентриком);
механизированные (с силовыми гидравлическими или пневматическими цилиндрами либо электрическими приводами), работающие под управлением оператора;
автоматизированные (оснащены механическим приводом и исполнительными узлами, сварщику необходимо настроить последовательность действий и подтвердить начало работы).

Помимо оборудования, работающего со стандартной скоростью, существует аппаратура с повышенным быстродействием, обеспечивающая ускорение технологических процессов.

Для массового производства используют оснастку многопозиционного или карусельного типа, сокращающую время на установку и снятие заготовок.

Приспособления могут переноситься или устанавливаться на фундаментах (жестко фиксироваться на месте или перемещаться по направляющим).

Изготовление сварочного аппарата

На сегодняшний день практически невозможно и довольно-таки трудно сварить металл или обработать его надлежащим способом, не применяя сварочное оборудование. После того, как вы сделаете сварочный аппарат своими руками, вы сможете выполнять любые работы с металлическими изделиями.

Схема трансформатора с отдельным дросселем.

Чтобы изготовить качественный агрегат необходимо обладать знаниями и навыками, которые помогут понять схему сварочного аппарата постоянного тока или переменного, что является двумя вариантами сборки оборудования.

С целью домашнего использования лучше всего узнать, как сделать мини сварку.

Удобнее вызвать мастера или приобрести уже готовый агрегат, однако иногда это бывает слишком затратно, поскольку на выбор модели по различным параметрам, таким как масса для сварочного аппарата, количество вольтов на сварочный аппарат определить достаточно трудно.

Существует несколько типов сварочных аппаратов: работающих на переменном токе, постоянном, имеющие три фазы либо инверторные. Чтобы выбрать один из вариантов и начать сборку необходимо, рассмотреть каждую схему первых 2-х типов. Во время подготовительного процесса необходимо обратить внимание на стабилизатор напряжения.

На переменном токе

Чтобы изготовить самодельные сварочные аппараты необходимо подобрать показатель напряжения, самое лучшее это 60 вольт, ток лучше всего регулировать от 120 до 160 ампер.

Можно самостоятельно определить значение сечения необходимого провода для изготовления первичной обмотки трансформатора, который должен подсоединяться к сети в 220 вольт.

Сечение по параметрам площади не должно быть больше 7 мм2, поскольку к вниманию стоит отметить возможный перепад напряжения и возможной дополнительной нагрузки.

Исходя из вычислений, оптимальным размером диаметра жилы из меди под первичную обмотку, который уменьшает действие механизма, является 3 миллиметра. При выборе алюминия для провода, сечение умножается на значение 1,6.

Стоит отметить, провода нужно обмотать тряпкой, поскольку они должны быть изолированы. Дело в том, что под увеличением температуры провод может расплавиться и возникнет короткое замыкание.

При отсутствии необходимого провода, есть возможность заменить его жилой немного тоньше, приматывая её парно. Однако необходимо помнить, что обмотка толщина увеличится, из-за чего размеры сварочного оборудования будут большими. Под вторичную обмотку применяют большой толщины провод с большим количеством жил из меди.

На постоянном токе

Электрическая схема сварочника на постоянном токе.
Некоторые сварочные аппараты работают при помощи постоянного тока. Благодаря такому агрегату можно сваривать чугунные изделия и конструкции из нержавеющей стали.

Чтобы создать своими руками сварочный аппарат постоянного тока может потребоваться не больше получаса. С целью преобразования самоделки с переменным током, нужно, чтоб вторичная обмотка была подключена с выпрямителем, который собирается на диоде.

В свою очередь, диод должен выдерживать ток с 200 ампер и обладать хорошим охлаждением. Чтобы подровнять значение тока можно воспользоваться конденсаторами, имеющие определенные характеристики и особенности напряжения. После этого агрегат собирается последовательно по схеме.

Дроссели используют в регулировке тока, а контакты, чтоб присоединить держатель. Дополнительные детали используются в передаче тока от внешнего носителя на место сваривания.

Требования к оснастке

Используемое при сварке деталей оборудование должно обеспечивать:

Изменение положения детали в пределах свариваемого узла без операции подгонки.
Быстрое и надежное базирование заготовок в приспособлениях.
Соблюдение точности сборки в пределах допусков, указанных в конструкторской документации.
Беспрепятственный доступ к сварным швам и линиям соединения деталей.
Соблюдение габаритов между торцами свариваемых элементов.
Безопасность выполнения работ. Оснастку изготавливают из материалов, устойчивых к воздействию высоких температур, нанесение горючих покрытий не допустимо.
Сварку в нижнем положении с предотвращением вытекания расплава из ванны.
Ускоренный отвод тепла из рабочей зоны.
Защиту подвижных элементов и исполнительных цилиндров от брызг расплавленного металла и флюса.
Снижение деформаций в сварочных швах.
Возможность автоматизации технологического процесса или механизации транспортировки заготовок либо готовых изделий.

Оснастка обеспечивает изменение положения детали в пределах свариваемого узла.

Виды вспомогательных механизмов

Различные механизмы и подсобные детали изготавливают на предприятиях и в домашних условиях. Простейшие из них легко сделать своими руками. В общем случае вспомогательные приспособления для сварки бывают трех видов:

механизмы для установки, сборки, предварительной фиксации;
зажимные приспособления;
комбинированные устройства.

Первый вид приспособлений применяют, чтобы установить детали в нужном для сварки положении. Зажимные сварочные приспособления жестко их фиксируют, не дают соскользнуть, повернуться. Комбинированные устройства выполняют обе функции.

Выбор приспособлений связан с условиями выполнения работ. Он также зависит от требований к точности изготовления заготовок, требований к зазорам, конструкции в целом.

К вспомогательным приспособлениям предъявляют определенные требования. Они должны обеспечивать свободное перемещение свариваемых деталей, вызванное нагревом в зоне сварки.

Если варят крупногабаритные изделия, необходимо обеспечить закрепление только в местах сваривания. Для сварщика должен быть обеспечен свободный доступ к месту сварки. Необходимо также обеспечивать быстрое отведение выделяемой теплоты.

Устройства для варки бывают специальными или универсальными. Например, специальный стенд для сборки и сварки рамных изделий представляет собой стол с фиксаторами.

Универсальные стенды выглядят так же, только имеют дополнительные устройства для крепежа изделия, и за счет этого могут фиксировать большую номенклатуру заготовок.

Сборочно-сварочные приспособления

Их разделяют на следующие категории:

Установочные, позволяющие позиционировать детали в соответствии с чертежной документацией. В зависимости от конфигурации заготовок изделия имеют вертикальные, горизонтальные или наклонные грани. Приспособления жестко крепятся к основанию, перемещаются по направляющим пазам или откидываются в сторону на оси либо петлях. Постоянные упоры из профиля приваривают или прикручивают к сварочному столу. Регулируемые кронштейны применяют для деталей с неравномерной геометрией.
Фиксирующие или закрепляющие устройства, не допускающие смещения деталей в процессе сварки (например, из-за температурных деформаций или случайного воздействия электродом). Сварщики используют струбцины с ходовым винтом или кулачковым механизмом. Для сборки металлоконструкции необходимо иметь комплект зажимных приспособлений (размер зева определяют по габаритам заготовок).

Стяжки

Стяжка представляет собой резьбовую втулку, позволяющую регулировать расстояние между сопрягаемыми кромками. Для установки болта на деталях временно устанавливают кронштейны с гайками или отверстиями, внутри которых нанесена резьба.

Рекомендуем к прочтению Описание сварочного трансформатора

Например, угольник для сварки используют при соединении труб, изготовленных из углеродистых сталей. Встречаются стяжки с хомутами, которые надевают на внешнюю поверхность цилиндрических деталей и фиксируют винтами. Конструкция не обеспечивает жесткого закрепления соединяемых деталей.

Прихваты

Прихват представляет собой небольшой отрезок арматуры или стального профиля, который служит для временного соединения крупногабаритных деталей.

Чтобы изменить положение частей, применяют регулируемые элементы (с резьбовой втулкой).

После заполнения стыка расплавом металла прихваты срезают или интегрируют в структуру шва.

Домкраты и распорки

Реечные домкраты и штанги с винтовой секцией необходимы для удержания элементов металлоконструкций с замкнутым профилем и для выравнивания сопрягаемых кромок цилиндрических заготовок.

Приспособления применяют для выпрямления вмятин на поверхности. При соединении труб распорки используют совместно с внешними стяжными кольцами, что повышает точность сопряжения узлов.

Домкраты могут оснащаться механическим приводом.

Встречаются изделия с гидравлическими или пневматическими цилиндрами, подключенными к внешнему насосу или компрессорной станции.

Центраторы

Если при сварке заготовок, имеющих ось вращения, необходимо удержание деталей в 3 плоскостях, то используют центраторы. Они позволяют совместить внешние поверхности и осевую линию.

Удержание заготовок производится захватом за внешнюю или внутреннюю части. Оборудование имеет механический привод исполнительного органа. Центраторы для крупногабаритных труб оснащают гидравлическими цилиндрами.

Краткое описание работы центратора ЦНГ-1120:

Совместить смежные участки трубопровода.
Надеть на линию стыка двойную роликовую цепь.
Подключить гидравлический привод к внешней насосной станции с золотниковым распределителем.
Включить подачу жидкости и дождаться равномерного совмещения внешних кромок.
Проварить шов через зазор, имеющийся между секциями цепи.
Снять усилие, а затем переместить аппарат на следующую линию стыка.

Центраторы удерживают детали в 3 плоскостях.

Полезные хитрости и секреты электросварки

Каждый опытный сварщик, скажет о том, что выполнение сварочных работ занимает гораздо меньше времени и сил, чем проведение подготовительных работ к ним. Для выполнения сварочных работ потребуется наличие определенного количества дополнительных инструментов. Начальный этап подготовки к проведению сварочных работ заключается в приобретении всего необходимого оборудования и приспособлений. К такому оборудованию относятся:

Аппараты для сварки.
Электроды.
Молотки, предназначенные для отбивания образующегося шлака.
Специальная щетка.

Не следует также забывать и о собственной безопасности. Ведь проведение сварочных мероприятий происходит в условиях повышенных, экстремальных температур. Поэтому, перед тем, как начинать сварку поверхностей, сварщик должен надеть перчатки, изготовленные из замши, одежды высокой плотности (с длинным рукавом, который будет полностью закрывать руки), а также сварочную маску, оснащенную светофильтром. Также, особенно начинающим сварщикам, нужно помнить о том, что тип (диаметр) электрода, для выполнения сварочных работ, необходимо подбирать исходя из толщины свариваемой металлической поверхности. Если толщина стали составляет 1,5 мм, тогда для ее сваривания необходим электрод с диаметром 1,6мм, для стали с толщиной 2-3 мм, прекрасно подойдут электроды, диаметр которых составляет 2,5 мм.

На заметку! Каждый электрод оснащен специальной обмазкой. Когда происходит ее расплавление, появляется газовая зона в районе дуги. Благодаря этому, во время сварки, кислород вытесняется и не контактирует с металлом.

Чтобы получить ровный, красивый сварочный шов, начинающим сварщикам рекомендуется просмотреть специальные видео уроки, которые посвящены всем этапам выполнения сварочных работ, в которых рассказывается обо всех хитростях и секретах их выполнения. Непосредственно перед свариванием металлических деталей их необходимо надежно зафиксировать. Не следует выполнять сварочные мероприятия на деревянных поверхностях, которые из-за слишком высоких температур могут загореться. Также после завершения сварочных работ или во время их выполнения, с рабочего мета необходимо постоянно убирать остатки уже использованных электродов.

При сваривании металлических поверхностей зажечь дугу достаточно просо. Для этого необходимо взять электрод, при помощи держателя, выбрать необходимую для сварки мощность тока, а затем поместить его по отношению к свариваемому изделию под углом примерно в 60 градусов. Затем, держа электрод, им необходимо медленно проводить, зигзагообразными, колебательными движениями по свариваемой поверхности. Когда появились искры, электродом можно прикоснуться к металлической свариваемой поверхности, а потом необходимо поднять его, но не более чем на расстояние в 5 мм от свариваемой детали (поверхности).

Справка! Во время проведения сварочных мероприятий, вплоть до их завершения, при сваривании поверхностей, используемый электрод необходимо удерживать от рабочей поверхности на расстоянии 5 мм. При сварке металлов, используемый электрод постепенно выгорает. Если в процессе сварки электрод прилип к металлу, тогда его необходимо, без применения силы, провернуть в сторону. Если никак не получается зажечь дугу, тогда необходимо немного повысить силу тока.

После выполнения сварочных работ, с обрабатываемой, сваренной детали, в обязательном порядке, при помощи специального молотка (если такового нет, можно взять обычный), устранить, сбить скопившийся шлак. Для замены используемого электрода на новый необходимо, в целях соблюдения техники безопасности, отключать сварочный аппарат. После замены электрода, необходимо сделать отступ на 12 мм от старого шва, а затем зажечь дугу.

Стенды для сварки и сборки

Для соединения деталей используют стенды нескольких типов:

плоские плиты;
стеллажные системы для изготовления объемных металлоконструкций;
кондукторы и шаблоны;
устройства для удержания деталей в требуемом положении при сварке.

Стеллажи и плиты

Для соединения плоских заготовок используют плиты, собранные из отрезков стального профиля. Верхняя кромка направляющих образует плоскую поверхность. Детали фиксируют с помощью сменных или жестко прикрепленных к основанию упоров.

Оснастку разделяют на стационарную, переносную и накладную (устанавливается на рабочие столы или станины). Стеллаж отличается применением наклонных поверхностей со сменными опорами. Он изготовлен из стального профиля, позволяющего подключить питание от сварочного трансформатора.

Алгоритм использования стеллажа при сварке Т-образной балки из плоских заготовок:

Установить упоры в требуемом положении и установить элементы под необходимым углом.
Пройти линию стыка сварочным трактором или полуавтоматом.
Перевернуть конструкцию и оформить шов с другой стороны.

Кондукторы

Приспособление состоит из рамы (с упорами и крепежными элементами), установленной на качающейся оси. Кондуктор позволяет установить детали в требуемом положении.

Затем оператор сваривает металлоконструкцию, изменяя угол установки. Предусматривается устройство для удержания ванны расплавленного металла и флюса в зоне проведения работ. Это позволяет получить прочный шов без разрывов и внутренних пустот.

На кондукторах применяют регулируемые упоры, допускается использование сварочного трактора для автоматизации процесса сборки.

В этом случае вспомогательные узлы не должны препятствовать движению оборудования.

Изменение угла наклона производится вручную или электрическим приводом. Оснастка используется при серийном производстве сварных конструкций. В кустарных условиях кондукторы встречаются редко.

Фиксаторы

Для жесткого удержания деталей металлоконструкции в заданном положении используют съемные или стационарные фиксаторы, имеющие различную конфигурацию и способ крепления к рабочему столу.

Фиксаторы нужны для жесткого удержания деталей.

Например, при изготовлении продукции применяют съемные кронштейны, позволяющие учитывать различия в геометрических размерах заготовок.

Для соединения деталей с обработанными поверхностями используют жестко закрепленные или регулируемые призмы, а для серийного производства на стол устанавливают многоразовый шаблон, задающий очертания сварной конструкции.

Шаблоны

Представляют собой жестко установленные направляющие, удерживающие несколько деталей в требуемом положении. После сварки полученный узел снимают для механической обработки или установки дополнительных элементов с привлечением другой оснастки. Поскольку себестоимость изготовления шаблона выше, чем регулируемых упоров, то технология используется при серийном производстве или для сварки единичных нестандартных конструкций (цена оснастки закладывается в цену продукции).

Упоры

Откидные или фиксированные упоры удерживают детали от смещения в сторону, узлы используют в кондукторах и на стеллажах. Упоры принято разделять на ограничивающие (или силовые) и направляющие (не испытывают нагрузки от веса деталей). Кронштейны устанавливают на винтах (с возможностью перемещения по пазам, прорезанным в основании) или приваривают к стеллажу.

Упоры удерживают детали от смещения.

Прижимы

Прижимные пластины предназначены для удержания плоских или фасонных заготовок, имеют механический или силовой привод (гидравлический, электромагнитный либо пневматический).

Рекомендуем к прочтению Как выбрать сварочный бензиновый генератор

Ручное приспособление состоит из скобы (приваренной к основанию или перемещающейся по направляющей прорези) и винта с рукояткой. После установки заготовок оператор затягивает прижим и приступает к сварке.

Распространение получили приспособления с подпружиненным стержнем или с поворотной эксцентриковой головкой, установленной на кронштейне.

Самоделки из сварки своими руками

При помощи самой обыкновенной сварки можно сделать множество интересных самоделок. Например, из подручных средств можно изготовить макет новогодней елки, который станет превосходным украшением, как в доме, так и в мастерской. Для изготовления самого простого такого макета самоделки потребуется взять кусок трубы и стальную пластину квадратной формы.

Большой отрезок трубы длиной в 1,5 м будет служить основанием макета. Затем понадобиться взять еще один кусок трубки такого же, диаметра. Необходимо нарезать из него 9 одинаковых частей длиной по 4-5 сантиметров. Затем по всей длине основной трубы эти отрезки необходимо приваривать (по кругу, в три яруса). К основанию макета следует приварить платину, чтобы он был устойчивым. Все самоделка готова. В зимний период, можно пойти в лес, нарезать простых веток ели, поставлять их в трубки и новогодняя елка будет готова.

Оснастка для установок

На сварочных установках используют дополнительную технологическую оснастку:

Ванны для удержания расплавленного флюса, не допускающего проникновение в металл посторонних примесей, снижающих прочность соединения. Применяют в случае невозможности защиты сварного шва стандартными методами. Например, при сварке вертикальных листов внахлест устанавливают уголок, не допускающий стекание жидкого флюса по поверхности. Ванны могут быть подвижными и стационарными.
Подушки из флюса, предотвращающие вытекание расплавленного металла через зазор между листами. Защитный слой прижимается к нижней кромке заготовок, удерживает сварочную ванну и формирует обратный валик шва.

Укладка и кантовка изделий

При сварке крупногабаритных заготовок возникает необходимость вращения и перемещения собираемого узла. Существуют кантователи роликового типа и с цевочным зацеплением.

Встречаются установки с рычагами или цепными захватами. Детали фиксируются в заданном положении ручными или механическими приводами, после чего оператор начинает сваривать швы.

Оборудование оснащают неподвижными или регулируемыми упорами и зажимами, выпускаются универсальные манипуляторы, позволяющие работать с заготовками разного типоразмера.

Роликовые постели

Роликовые установки предназначены для сварки цилиндрических элементов. Колеса оснащены обрезиненным ободом для улучшения контакта. Один из роликов имеет силовой привод от электродвигателя или ручного редуктора, остальные опоры необходимы для позиционирования деталей в пространстве.

Роликовые постели предназначены для сварки цилиндрических деталей.

Для соединения конических заготовок основания роликов оборудуют регуляторами, необходимыми для изменения угла установки колес.

Вращатели для изделий

Вращатель (или карусельная установка) состоит из рабочего стола с вертикальной, наклонной или горизонтальной осью, не изменяющей положения в пространстве. Заготовки устанавливают на поверхности с помощью зажимов, частота вращения зависит от скорости сварки и особенностей технологического процесса. Для привода поворотного узла используют электрические двигатели с редукторами и гидравлические моторы (частота вращения зависит от давления жидкости).

Универсальные манипуляторы

Для позиционирования сварных конструкций в промышленном цикле используют универсальное оборудование стационарного типа, оснащенное литой или сварной станиной с жестким креплением к фундаментной плите. Внутри станины находятся электрические приводы, трансформатор и механизмы для подачи инертного газа и присадочной проволоки. Заготовки укладывают на рабочий стол либо планшайбу с канавками типа “ласточкин хвост”, предназначенными для монтажа упоров или зажимов.

Универсальные манипуляторы используются для позиционирования сварных конструкций.

Планшайба оборудована секторами с зубчатыми венцами и установлена на шарнире, допускающем отклонение стола. Часть манипуляторов оснащается системой регулировки положения поверхности по высоте. Встречаются бюджетные манипуляторы с ручным управлением, используемые для мелкосерийного производства.

Позиционеры для кантовки

Предназначены для поворота установленных заготовок в положение, обеспечивающее доступ электрода или сварочной головки к линии стыка. Оборудование состоит из станины и манипулятора с ручным, электрическим либо гидравлическим приводом. Детали крепят на поверхности планшайбы, которая может поворачиваться в нескольких направлениях (вручную или по заложенной в память программе).

Стандартный позиционер может перемещать сварной узел вокруг оси для сварки деталей по верхней и нижней поверхностям, а также поднимать и опускать изделие для заполнения металлом стыков на боковинах. Ручные установки оборудованы редукторами со стопорами, снижающими нагрузку на оператора при работе. При массе заготовок более 1500 кг используют электрический привод с постоянной скоростью движения (регуляторы скорости перемещения не предусматривают, шов выполняется движением электрода или головки вдоль линии соединения деталей).

Приспособления для вращения и крепления оборудования

При автоматической или полуавтоматической сварке используют специальные установки, позволяющие перемещать головку с электродом по вертикали или горизонтали. Оборудование состоит из регулируемых по размерам стойки и стрелы, предусмотрены точки крепления кабелей питания и шлангов для подвода инертного газа. Сварочный трактор передвигается по поверхности соединяемых деталей в соответствии с программой, но для удержания электропроводки предусматривают специальные лотки или кронштейны.

При сварке головка с электродом перемещается автоматически.

Назначение и классификация приспособлений

Назначение и классификация приспособлений

Сварочными приспособлениями называются дополнительные,технологические устройства к оборудованию, используемые для выполнения операций сборки под сварку, сварки, термической резки, пайки, наплавки, устранения или уменьшения деформаций и напряжений, а также для контроля. В комплексно-механизированном сварочном производстве широко применяются загрузочные, разгрузочные, подъемно-транспортные и комбинированные приспособления.

Сборочно-сварочной оснасткой называют совокупность приспособлений и специального инструмента для выполнения слесарных, сборочных, монтажных и других видов работ. Поэтому термин «оснастка» чаще применяется в судостроении, монтаже, строительстве. Применение сварочных приспособлений позволяет уменьшить трудоемкость работ; повысить производительность труда; сократить длительность производственного цикла; улучшить условия труда; повысить качество продукции; расширить технологические возможности сварочного оборудования; способствует повышению комплексной механизации и автоматизации производства и монтажа сварных изделий. Сварочные приспособления классифицируются по нескольким признакам (рис. 1) следующим образом: по выполняемым операциям технологического процесса в сварочном производстве — приспособления для разметки, термической резки, сборки под сварку, сварки, комбинированные (сборочно-сварочные, заготовительно- сборочно-сварочные и др.); для контроля качества; термообработки; правки; механические (для установки, поворота, подачи, передачи, съема изделия или деталей, подъема и перемещения сварщика, установки, поворота и перемещения сварочного автомата или полуавтомата); подъемно-транспортные; по виду обработки и методу сварки — приспособления для электродуговой сварки (ручной, полуавтоматической и автоматической); электрошлаковой сварки; контактной сварки; наплавки; пайки; термической резки и др.; по степени специализации — приспособления специальные, предназначенные для выполнения одной определенной операции при

изготовлении конкретных узлов в условиях серийного и массового производства;

переналаживаемые (групповые), служащие для выполнения данной операции для

группы однотипных изделий, близких по конструктивно-технологическим параметрам в условиях мелкосерийного производства; универсальные, предназначенные для выполнения сборочно-сварочных операций в условиях единичного и мелкосерийного производства;

Рис. 1.

Классификация приспособлений сварочного производства

по уровню механизации и автоматизации

— приспособления ручные,

механизированные, полуавтоматические и автоматические;

по виду установки

— приспособления стационарные, передвижные и

переносные;по необходимости и возможности поворота

— приспособления

неповоротные и поворотные.по источнику энергии привода вращения, перемещения, зажатия деталей

—приспособления пневматические, гидравлические, «пневмогидравлические, электромеханические, магнитные, вакуумные, центробежно-инерционные, комбинированные (в крупносерийном и массовом производстве применяются специальные приспособления преимущественно с пневматическим приводом).

В условиях серийного производства требуется повышение производительности и облегчение труда рабочих, в связи, с чем используются специальные приспособления с быстродействующими механизмами загрузки, установки, зажатия, разгрузки, поворота и т.п. Они часто встраиваются в поточно- механизированные и автоматизированные линии. В единичном производстве и при монтаже применяются простые, универсальные, переносные приспособления с винтовыми, кулачковыми, клиновыми, пружинными и электромагнитными прижимами.

Требования к сварочным приспособлениям

К конструкциям сварочных приспособлений предъявляется целый ряд

требований:

— удобство в эксплуатации (предполагает доступность к местам установки деталей, зажимным устройствам и устройствам управления, местам наложения прихваток и сварных швов, удобные позы рабочего, минимум его наклонов и хождений и другие требования научной организации труда);

— обеспечение заданной последовательности сборки и наложения швов в соответствии с разработанным технологическим процессом;

— обеспечение заданного качества сварного изделия (приспособление должно быть достаточно прочным и жестким, а закрепляемые детали оставаться в требуемом положении без деформирования их при сварке);

— возможность использования при конструировании и изготовлении сварочных приспособлений типовых, унифицированных, нормализованных и стандартных деталей, узлов и механизмов (это способствует снижению их себестоимости приспособлений, сроков их проектирования и изготовления, повышению ремонтоспособности и т.п.).

— обеспечение сборки всей конструкции с одной установки, наименьшего числа поворотов при сборке и прихватке (сварке), свободного съема собранного и сваренного (прихваченного) изделия или монтажного приспособления;

— обеспечение быстрого отвода тепла от места сварки для уменьшения коробления, заданного угла поворота изделия, свободной установки и съема изделия, свободного доступа для осмотра, наладки и контроля;

— технологичность деталей и узлов приспособления, а также приспособления в целом;

— использование механизмов для загрузки, подачи и установки деталей, снятия, выталкивания и выгрузки собранного изделия, применения других средств комплексной механизации.

При разработке приспособлений и оборудования следует руководствоваться принципами художественного конструирования, формообразования машин, а также эргономическими требованиями. Надо определять оптимальную рабочую позу оператора и размеры его рабочего места, хорошо представлять себе конкретные действия человека, его связи с машиной. В сложных случаях необходимо готовить модели или макеты с целью проверки вариантов композиционных решений, при конструировании приспособлений анализировать известные технические решения и широко использовать опыт других предприятий и организаций.

Вакуумные прижимы их расчет

Рис. 31. Схемы вакуумных прижимов с приводом от пневмоцилиндра (а) и от

вакуумного насоса (б)

В вакуумных прижимах закрепление тонкостенных деталей производится под избыточным атмосферным давлением, возникающим за счет разряжения в вакуумной полости (рис. 31). Это разряжение может создаваться вакуумным цилиндром 3

(рис. 31,
а),
соединенным каналом с вакуумной полостью
6.
Герметичность полости
6
обеспечивается резиновой прокладкой 7, установленной

в корпусе 2

приспособления. Управление пневмоцилиндром
4,
связанным с вакуумным цилиндром
3,
осуществляется распределительным краном
5,
к которому подводится сжатый воздух от цеховой пневмосети. Сила зажима
W
детали
1
будет

= (
pа
—
p о
)
F
—
p у
где pа — атмосферное давление, МПа;

ро— остаточное давление в камере после разрежения: ро = 0,0] … 0,015 МПа;

— площадь, ограниченная, внутренним контуром резиновой прокладки;

ру— упругая сила сжатой резиновой прокладки, Н.

Для надежного закрепления детали необходимо, чтобы 0,07 0 p

—
p
³
a
МПа. В рабочей камере достаточно ро = 0,01 … 0,015 МПа, так как создавать более глубокий вакуум дорого и малоэффективно.

В прижимах, имеющих вакуумный насос и работающих по схеме рис. 31, б,

прижатие детали 1 к корпусу
2
осуществляется при создании разрежения в полости
6.
Распределительный кран
3
при включении прижима соединяет вакуумную камеру
6
с вакуумным насосом 5 и ресивером
4.
Для разжима детали распределительный кран соединяет вакуумную полость приспособления с атмосферой.

Электромеханические прижимы

Электромеханические прижимы бесшумны в работе, долговечны, имеют небольшие эксплуатационные расходы, сравнительно быстроходны и обеспечивают самоторможение.

Электромеханический прижим (рис. 32) состоит из электродвигателя 1, редуктора 2

и винтовой пары 5 и
6.
От электродвигателя 1 вращение передается через предохранительную муфту
3.
Винт
5
при вращении перемещает гайку
6
вправо или влево, а с нею — и шток
7,
передающий посредством рычага
9
зажимное усилие детали
8.
Когда достигается требуемая сила, момент на валу электродвигателя и сила тока значительно возрастают и реле тока
4
отключает двигатель.

Тяговая сила

где N— мощность электродвигателя; h — КПД редуктора, i

— передаточное отношение редуктора;
п
— частота вращения электродвигателя, мин-1; rср— средний радиус резьбы винта, см, a— угол подъема резьбы винта, град; j — угол трения в резьбовом соединении, град.

Рис. 32. Схема электромеханического привода

Назначение и классификация приспособлений

изготовлении конкретных узлов в условиях серийного и массового производства;

переналаживаемые (групповые), служащие для выполнения данной операции для

Рис. 1.

Классификация приспособлений сварочного производства

по уровню механизации и автоматизации

— приспособления ручные,

механизированные, полуавтоматические и автоматические;

по виду установки

— приспособления стационарные, передвижные и

переносные;по необходимости и возможности поворота

— приспособления

неповоротные и поворотные.по источнику энергии привода вращения, перемещения, зажатия деталей

Требования к сварочным приспособлениям

К конструкциям сварочных приспособлений предъявляется целый ряд

требований:

— технологичность деталей и узлов приспособления, а также приспособления в целом;

Оборудование для рабочей зоны

Зависит от характера выполняемых сварочных работ и размеров заготовок. Например, при сварке крупногабаритных конструкций используют коленные подъемники с люлькой для оператора и оборудования. Установки могут перемещаться по направляющим или по поверхности грунта, для управления в корзине находится пульт.

Приводы оборудованы моторами переменного тока, часть исполнительных механизмов оснащена пневматическими либо гидравлическими цилиндрами.

В бытовых условиях необходим металлический стол, оснащенный экранами для защиты от раскаленных капель металла и шлака. Предусматривают стул для сварщика и комплект приспособлений для фиксации деталей. Не допускается ведение работ на огнеопасном напольном покрытии. Стены помещения окрашивают материалами светло-серого цвета (для поглощения ультрафиолетового спектра). Над столом предусматривают лампы (уровень освещения от 80 Лк) и вытяжку с электрическим вентилятором (производительность 40 м³/час).

Рекомендуем к прочтению Особенности настройки сварочной маски Хамелеон

Устройства для сварки труб

Оборудование для сварки трубопроводов обеспечивает центрирование сопрягаемых изделий и поддерживает равномерный зазор между кромками. Существуют приспособления для прямолинейных магистралей и угловых ответвлений. В конструкцию изделия входят зажимы и дополнительные фиксаторы, установленные на подвижных штангах или цепях.

Для сварки трубопроводов существуют специальные приспособления.

Например, для использования простого устройства для прямолинейного трубопровода сварщику необходимо:

Сдвинуть заготовки с предварительно подготовленными кромками.
Надеть на внешние части труб зажимы и затянуть винты.
Отрегулировать зазор вращением болта, соединяющего кронштейны с фиксаторами.
Заполнить стык расплавленным металлом, а затем снять оснастку и очистить поверхность шва от окалины и шлака.

Прижимы и стягивающие устройства

Важную роль играют прижимные (зажимные) приспособления. Они прижимают заготовки к фиксаторам или плоскостям оснастки, и бывают механическими, пневматическими и магнитными.

Механические прижимы очень просты по конструкции, поэтому самые распространенные. Они надежны, редко выходят из строя и недорогие по цене. Механические приспособления бывают клиновыми, винтовыми и пружинными. Клиновые прижимы обычно используют при выравнивании кромок изделия, при поджиме соприкасающихся частей свариваемых деталей.

Но самые распространенные и универсальные приспособления – винтовые прижимы, их еще называют струбцинами. Они используются большей частью при единичном изготовлении и в домашнем хозяйстве, требуют много времени на установку. Пружинные прижимы используют при сварке мелких и тонких заготовок.

В качестве вспомогательных приспособлений для сварки можно применять пневматические устройства. Они имеют высокое быстродействие, отличаются точностью и «мертвой хваткой».

Так как сжатый воздух упруг, то устройство обеспечивает мягкую компенсацию деформаций возникающих при сварке. Пневматические системы используются в основном при массовом производстве с высоким уровнем механизации. Для захвата и прижима тяжелых деталей (1 тонна и более) используют гидравлические прижимные системы.

Магнитные прижимы (их еще называют держателями) просты в использовании, быстро устанавливаются и снимаются. Их применяют для выравнивания кромок и прижатия плоских изделий к основанию стенда через флюсовую подушку. На предприятиях наибольшее распространение получили электромагнитные прижимы, а в частном пользовании популярны постоянные магниты.

К стягивающим приспособлениям относятся всевозможные стяжки, распорки и домкраты. Они имеют самое разное устройство, иногда довольно сложные конструкции, используются для стягивания и распора заготовок в процессе сварки.

Магнитные приспособления

Для бытовой и промышленной сварки часто используют сборочно-сварочные приспособления с постоянными магнитами. Например, существуют шаблоны с поверхностями, расположенными под разным углом (фиксированным или переменным). Изделия позволяют позиционировать отрезки профильной трубы или соединять заготовки из листовой стали. Магнитные прижимы не используются при сварке деталей из нержавеющих сталей или цветных металлов.

Универсальное оборудование компаний MagTab или V-Pads оснащено несколькими поверхностями с возможностью плавной регулировки взаимного положения. Оператору необходимо прикрепить изделие к поверхностям деталей, убедиться в корректности позиционирования, а затем приступить к сварке.

Оснастка позволяет снизить затраты времени на выполнение работ и повысить качество. Сила магнитов обеспечивает неподвижность соединяемых элементов.

Приспособления с магнитами

Магнитные прижимы относят к установочно-крепежным механизмам. Это значит, что они позволяют правильно расположить детали и закрепить их. Осуществляется данная операция с помощью сильных магнитных элементов.

Какие же преимущества обеспечивает данное приспособление для сварки? Давайте разберемся.

Сварка с помощью магнитных уголков.

К основным достоинствам можно отнести:

возможность быстрого соединения деталей;
установка деталей под разными наклонами за счет использования магнитного уголка для сварки;
значительное уменьшение времени на подготовительные работы;
небольшие габариты;
наличие в некоторых моделях активатора магнитного поля;
возможность быстрой и легкой чистки магнитов.

Главным недостатком подобных приспособлений является ограничение их применения в зависимости от материала. Немагнитные металлы, дерево и т.п. не позволяют применять магниты.

С другой стороны, магнитные сварочные приспособления позволяют закреплять детали под любым углом друг другу, и они являются более универсальными, чем, например, струбцины.

Магнитные прижимы являются действительно удобными механизмами, которые позволяют исключить громоздкие фиксаторы и необходимость использования контактной сварки.

Кроме того, в интернете можно найти большое количество обзоров, посвященных изготовлению самодельных приспособлений для сварочных работ. Например, можно самостоятельно сделать магнитный угольник для сварки своими руками или магнитную массу на сварку.

Вспомогательные инструменты

При сварке деталей потребуются дополнительные инструменты:

Молотки со специальным бойком и щетки с металлическим ворсом, используемые для удаления шлака с поверхности шва. Для снятия крупных фрагментов флюса и удаления лишнего металла применяют слесарные зубила.
Измерительный инструмент (угольник, рулетка, штангенциркуль), необходимый для переноса чертежных габаритов на заготовки. Линии рисуют маркером, кусковым мелом или металлическим стержнем с заостренным наконечником.
Угловая шлифовальная машинка с защитным кожухом и набором дисков для резки металла, применяемая при нарезке заготовок. Слесарную ножовку используют для разделки профиля небольшого сечения. Абразивный инструмент с электрическим приводом применяют для зачистки кромок перед сваркой, а также швов.

Щетки с металлическим ворсом используются для удаления шлака.

Какие приспособления используются при домашней сварке

В бытовых условиях применяют инверторы и компактную аппаратуру со сварочной горелкой и системой подачи инертного газа. Мастеру необходимо приобрести защитную маску, рукавицы и одежду, предохраняющую кожу от ожогов. Для удаления окалины потребуется молоток и металлическая щетка, для фиксации деталей применяют магнитный угольник с регулируемыми гранями (в пределах от 30° до 135°). Оборудование подбирают по мощности магнитов. Для бытовых целей достаточно усилия в пределах 8-12 кг, для крупных заготовок потребуется приспособление с усилием 30-35 кг.

Для бытового использования подходят струбцины, универсальные зажимы с ручным приводом, позволяющие закрепить элементы металлоконструкции в требуемом положении и снижающие деформацию деталей при нагреве и охлаждении. Если предполагается соединение металлических труб, то в домашних условиях применяют центраторы со струбциной (например, СМ-151 или ЦСЗ).

Изготовление магнитного держателя

Если вас заинтересовали приспособления для сборки и сварки, вы можете изготовить их самостоятельно, отказавшись от приобретения заводских вариантов. Это относится и к магнитному держателю, для выполнения которого нужно подготовить следующие материалы:

листовой металл;
сухую доску;
магнитный крепеж.

При подготовке металла необходимо руководствоваться определёнными параметрами, толщина листа может изменяться в пределах от 1 до 3 мм. Создавая шаблон будущей конструкции, лучше выполнить монолитный вариант, размеры которого будут соответствовать нуждам мастера. Шаблон нужно приложить к листовому металлу и вырезать одинаковые заготовки в количестве 2 штук. Важно при этом сохранить их геометрию.

Чертежи приспособлений для сварки лучше всего составить самостоятельно, некоторые из них вы можете отыскать в статье. Следующим шагом на пути к изготовлению магнитных приспособлений будет подготовка центральной части магнита. Для этого нужно выпилить по форме металлических пластин заготовку из древесины, однако ее размер не должен полностью повторять шаблон. От краев следует отступить 2 мм. Толщина этого элемента должна быть больше на 2 мм, чем ширина магнитов.

Внешняя часть изделия на этом этапе готова, теперь нужно создать внутреннее наполнение. В этом случае следует отталкиваться от магнитов. Они будут располагаться между пластинами, а толщина может изменяться в пределах от 10 до 50 мм. Когда изготавливается такое приспособление для сварки под углом, лучше применить круглые магниты, в каждом из которых будут отверстия в центральной части. Однако для работы можно использовать и другие заготовки, которые предварительно подготавливаются методом вырезания отверстий для установки крепежа. Заключительным этапом станет просверливание отверстий и проведение сборки. Стальные пластины крепятся с двух сторон деревянной заготовкой, в пазы фиксируются магниты. На этом можно считать, что изделие готово, его следует испытать на деле.

Можно ли изготовить что-то своими руками

Сварщик может собрать вспомогательную оснастку своими руками, используя подручные материалы. Например, самодельные приспособления для сварки труб собирают из обрезков уголков и струбцин для столярных или слесарных работ. Установка упоров под прямым углом позволяет собрать простейший кондуктор для изготовления партии сварных конструкций (рам для установки решеток в окна или изготовления секций забора).

Краткий алгоритм изготовления простейшей оснастки для сварки:

Из отходов профиля или листа толщиной 5-10 мм вырезать абразивным инструментом прямоугольные заготовки.
Обработать кромки вручную или на фрезерном станке, удалить следы краски и коррозии с поверхностей.
Прикрепить упоры на основание (например, на металлический верстак или стеллаж из швеллера), учитывая взаимное положение деталей.

Для изготовления магнитного упора необходимо вырезать 2 симметричных шаблона, которые крепятся по бокам от магнита с центральным отверстием на болтах. Расположение винтов не позволяет пластинам смещаться относительно друг друга. Упор устанавливают на первую деталь, а второй элемент выставляют по боковой поверхности шаблона. Затем компоненты соединяют несколькими точками сварки, убирают упор и полностью проваривают шов с 2 сторон.

Встречаются самодельные шаблоны, вырезанные из стальной плиты с последующей обработкой кромок на фрезерном станке. Заготовку устанавливают на основании и монтируют дополнительные упоры для ограничения подвижности. Сварщики используют кустарные зажимы, изготовленные из обрезков профиля и болтов с гайками. Единого стандарта для самодельной оснастки не существует, каждый мастер разрабатывает приспособления, ориентируясь на опыт и учитывая специфику выполняемых работ.

Изготовление клещей

Самодельные приспособления для сварки включают ещё и клещи. Собрать их можно, но для этого нужно запастись терпением. Для проведения работ следует подготовить медный дротик, длина которого составляет 2 м. Его диаметр должен быть равен 30 мм. Эта заготовка может оказаться несколько длиннее, в этом случае ее удастся прогнуть. Элемент сгибается, чтобы получилась заготовка в форме подковы. На концах делаются 18-мм отверстия, после нужно произвести разворот и сделать пропил.

В итоге получатся зажимы для электродов. Два трансформатора соединяются параллельно, в них вторичная и первичная обмотки должны быть соединены напрямую. Подача тока может корректироваться самостоятельно. Такие самодельные приспособления для сварки должны охлаждаться, а использовать для этого следует воду. Применив ножную педаль, вы сможете снять электроды.