Materijali i izvedbe elektroda za otporno zavarivanje. Spajanje dijelova otpornim točkastim zavarivanjem

Točkasto zavarivanje je vrsta otpornog zavarivanja. Ovom metodom zagrijavanje metala do temperature taljenja provodi se toplinom, koja nastaje kada velika električna struja prolazi s jednog dijela na drugi kroz mjesto njihovog kontakta. Istovremeno s prolaskom struje i neko vrijeme nakon toga, dijelovi se sabijaju, što rezultira međusobnim prodiranjem i stapanjem zagrijanih područja metala.

Značajke kontaktnog točkastog zavarivanja su: kratko vrijeme zavarivanja (od 0,1 do nekoliko sekundi), velika struja zavarivanja (više od 1000A), nizak napon u krugu zavarivanja (1-10V, obično 2-3V), značajna sila koja komprimira mjesto zavarivanja. (od nekoliko desetaka do stotina kg), mala zona taljenja.

Točkasto zavarivanje se najčešće koristi za preklapanje izradaka od lima, a rjeđe za zavarivanje šipkastih materijala. Raspon debljina zavarenih njime kreće se od nekoliko mikrometara do 2-3 cm, ali najčešće debljina zavarenog metala varira od desetinki do 5-6 mm.

Osim točkastog zavarivanja, postoje i druge vrste otpornog zavarivanja (sučeono, šavno, itd.), ali je točkasto zavarivanje najčešće. Koristi se u automobilskoj industriji, građevinarstvu, radioelektronici, proizvodnji zrakoplova i mnogim drugim industrijama. Posebno se tijekom konstrukcije modernih putničkih aviona proizvodi nekoliko milijuna zavarenih točaka.

Zaslužena popularnost

Velika potražnja za točkastim zavarivanjem posljedica je brojnih prednosti koje ima. To uključuje: nema potrebe za materijalima za zavarivanje (elektrode, dodatni materijali, topitelji itd.), manje zaostale deformacije, jednostavnost i pogodnost rada sa strojevima za zavarivanje, uredne spojeve (gotovo bez zavara), ekološku prihvatljivost, ekonomičnost, osjetljivost na laka mehanizacija i automatizacija, visoka produktivnost. Automatski točkasti zavarivači sposobni su izvesti do nekoliko stotina ciklusa zavarivanja (zavarene točke) u minuti.

Nedostaci uključuju nedostatak brtvljenja šava i koncentraciju naprezanja na mjestu zavarivanja. Štoviše, potonje se može značajno smanjiti ili čak eliminirati pomoću posebnih tehnoloških metoda.

Slijed postupaka za otporno točkasto zavarivanje

Cijeli proces točkastog zavarivanja može se podijeliti u 3 faze.

• Kompresija dijelova koja uzrokuje plastičnu deformaciju mikrohrapavosti u lancu elektroda-dio-dio-elektroda.
• Uključivanje pulsa električne struje, što dovodi do zagrijavanja metala, njegovog taljenja u zoni spoja i stvaranja tekuće jezgre. Kako struja prolazi, jezgra se povećava u visinu i promjer do svoje najveće veličine. Veze nastaju u tekućoj fazi metala. U tom se slučaju plastično slijeganje kontaktne zone nastavlja do njezine konačne veličine. Kompresija dijelova osigurava stvaranje brtvenog pojasa oko rastaljene jezgre, što sprječava prskanje metala iz zone zavarivanja.
• Isključivanje struje, hlađenje i kristalizacija metala, završavajući stvaranjem lijevane jezgre. Hlađenjem se volumen metala smanjuje i nastaju zaostala naprezanja. Potonji su nepoželjna pojava protiv koje se bori na razne načine. Sila koja komprimira elektrode otpušta se s određenim kašnjenjem nakon isključivanja struje. Time se stvaraju potrebni uvjeti za bolju kristalizaciju metala. U nekim slučajevima, u završnoj fazi otpornog točkastog zavarivanja, čak se preporuča povećati silu stezanja. Omogućuje kovanje metala, uklanjajući nehomogenosti u šavu i ublažavajući stres.

U sljedećem ciklusu sve se ponavlja.

Osnovni parametri otpornog točkastog zavarivanja

Glavni parametri otpornog točkastog zavarivanja uključuju: jakost struje zavarivanja (I SV), trajanje njenog impulsa (t SV), kompresijsku silu elektroda (F SV), dimenzije i oblik radnih površina elektrode (R - za sferni oblik, d E - za ravni oblik). Radi bolje jasnoće procesa, ovi parametri prikazani su u obliku ciklograma koji odražava njihovu promjenu tijekom vremena.

Postoje tvrdi i meki načini zavarivanja. Prvi karakterizira velika struja, kratko trajanje strujnog impulsa (0,08-0,5 sekundi, ovisno o debljini metala) i velika sila kompresije elektroda. Koristi se za zavarivanje bakrenih i aluminijskih legura visoke toplinske vodljivosti, kao i visokolegiranih čelika radi održavanja njihove otpornosti na koroziju.

U mekom načinu rada, obradaci se zagrijavaju glatko uz relativno nisku struju. Trajanje impulsa zavarivanja kreće se od desetinki do nekoliko sekundi. Meki modovi prikazani su za čelike sklone kaljenju. U osnovi, to su meki načini rada koji se koriste za otporno točkasto zavarivanje kod kuće, budući da snaga uređaja u ovom slučaju može biti niža nego kod tvrdog zavarivanja.

Dimenzije i oblik elektroda. Uz pomoć elektroda provodi se izravan kontakt stroja za zavarivanje s dijelovima koji se zavaruju. Oni ne samo da opskrbljuju struju u zoni zavarivanja, već također prenose silu pritiska i uklanjaju toplinu. Oblik, veličina i materijal elektroda najvažniji su parametri aparata za točkasto zavarivanje.

Ovisno o obliku, elektrode se dijele na ravne i oblikovane. Prvi su najčešći, koriste se za zavarivanje dijelova koji omogućuju slobodan pristup elektroda zavarenom području. Njihove dimenzije su standardizirane prema GOST 14111-90, koji postavlja sljedeće promjere elektrodnih šipki: 10, 13, 16, 20, 25, 32 i 40 mm.

Prema obliku radne površine razlikuju se elektrode s ravnim i sfernim vrhovima, koje karakteriziraju vrijednosti promjera (d), odnosno polumjera (R). Kontaktna površina elektrode s obratkom ovisi o vrijednostima d i R, što utječe na gustoću struje, tlak i veličinu jezgre. Elektrode s kuglastom površinom imaju veću izdržljivost (mogu napraviti više vrhova prije ponovnog oštrenja) i manje su osjetljive na deformacije tijekom postavljanja od elektroda s ravnom površinom. Stoga se preporuča izrada elektroda koje se koriste u stezaljkama sa sfernom površinom, kao i oblikovanih elektroda koje rade s velikim otklonima. Kod zavarivanja lakih legura (na primjer, aluminija, magnezija) koriste se samo elektrode sa sfernom površinom. Korištenje elektroda s ravnom površinom u tu svrhu rezultira prekomjernim udubljenjima i udubljenjima na površini vrhova i povećanim razmacima između dijelova nakon zavarivanja. Dimenzije radne površine elektroda odabiru se ovisno o debljini metala koji se zavaruju. Treba napomenuti da se elektrode s kuglastom površinom mogu koristiti u gotovo svim slučajevima točkastog zavarivanja, dok elektrode s ravnom površinom vrlo često nisu primjenjive.

* - u novom GOST-u umjesto promjera od 12 mm uvedeni su 10 i 13 mm.

Podzemni dijelovi elektroda (mjesta spojena na električni držač) moraju osigurati pouzdan prijenos električnog impulsa i sile stezanja. Često se izrađuju u obliku konusa, iako postoje i druge vrste spojeva - duž cilindrične površine ili navoja.

Materijal elektroda je vrlo važan, određujući njihov električni otpor, toplinsku vodljivost, otpornost na toplinu i mehaničku čvrstoću na visokim temperaturama. Tijekom rada elektrode se zagrijavaju do visokih temperatura. Termociklički način rada, uz mehaničko promjenjivo opterećenje, uzrokuje povećano trošenje radnih dijelova elektroda, što rezultira pogoršanjem kvalitete spojeva. Kako bi se osiguralo da elektrode mogu izdržati teške uvjete rada, izrađene su od posebnih bakrenih legura koje imaju otpornost na toplinu i visoku električnu i toplinsku vodljivost. Čisti bakar također može raditi kao elektrode, ali ima malu izdržljivost i zahtijeva često ponovno brušenje radnog dijela.

Jakost struje zavarivanja. Jakost struje zavarivanja (ISV) jedan je od glavnih parametara točkastog zavarivanja. O tome ne ovisi samo količina topline koja se oslobađa u zoni zavarivanja, već i gradijent njenog povećanja tijekom vremena, tj. brzina zagrijavanja. Dimenzije zavarene jezgre (d, h i h 1) također izravno ovise o I SV, povećavajući se proporcionalno porastu I SV.

Treba napomenuti da se struja koja teče kroz zonu zavarivanja (I SV) i struja koja teče u sekundarnom krugu aparata za zavarivanje (I 2) razlikuju jedna od druge - i što je veća, to je manja udaljenost između točaka zavarivanja. . Razlog za to je struja skretnice (Iw), koja teče izvan zone zavarivanja - uključujući i kroz prethodno završene točke. Dakle, struja u krugu zavarivanja uređaja mora biti veća od struje zavarivanja za iznos struje skretnice:

I 2 = I NE + I w

Za određivanje jakosti struje zavarivanja možete koristiti različite formule koje sadrže različite empirijske koeficijente dobivene eksperimentalno. U slučajevima kada nije potrebno točno određivanje struje zavarivanja (što je najčešće slučaj), njezina vrijednost se uzima iz tablica sastavljenih za različite načine zavarivanja i različite materijale.

Povećanje vremena zavarivanja omogućuje zavarivanje strujama znatno manjim od onih navedenih u tablici za industrijske uređaje.

Vrijeme zavarivanja. Vrijeme zavarivanja (tSW) odnosi se na trajanje strujnog impulsa pri izvođenju jedne točke zavarivanja. Zajedno s jakošću struje određuje količinu topline koja se oslobađa u području spoja kada kroz njega prolazi električna struja.

S povećanjem t SV povećava se prodiranje dijelova i povećavaju se dimenzije rastaljene metalne jezgre (d, h i h 1). Istodobno se povećava odvođenje topline iz zone taljenja, dijelovi i elektrode se zagrijavaju, a toplina se rasipa u atmosferu. Kada se postigne određeno vrijeme, može doći do stanja ravnoteže u kojem se sva dovedena energija uklanja iz zone zavarivanja bez povećanja prodiranja dijelova i veličine jezgre. Stoga je povećanje t SV preporučljivo samo do određene točke.

Pri točnom izračunavanju trajanja impulsa zavarivanja potrebno je uzeti u obzir mnoge čimbenike - debljinu dijelova i veličinu mjesta zavarivanja, talište zavarenog metala, njegovu granicu tečenja, koeficijent akumulacije topline itd. Postoje složene formule s empirijskim ovisnostima koje, ako je potrebno, provode izračune.

U praksi se najčešće vrijeme zavarivanja uzima iz tablica, prilagođavajući prihvaćene vrijednosti u jednom ili drugom smjeru, ako je potrebno, ovisno o dobivenim rezultatima.

Sila kompresije. Sila pritiska (F SV) utječe na mnoge procese otpornog točkastog zavarivanja: na plastične deformacije koje se javljaju u spoju, oslobađanje i preraspodjelu topline, hlađenje metala i njegovu kristalizaciju u jezgri. S povećanjem FSW, deformacija metala u zoni zavarivanja se povećava, gustoća struje se smanjuje, a električni otpor u dijelu elektroda-dio-elektroda se smanjuje i stabilizira. Pod uvjetom da dimenzije jezgre ostanu nepromijenjene, čvrstoća zavarenih točaka raste s povećanjem sile pritiska.

Kod zavarivanja u teškim uvjetima koriste se veće vrijednosti F SV nego kod mekog zavarivanja. To je zbog činjenice da se s povećanjem krutosti povećava snaga izvora struje i prodiranje dijelova, što može dovesti do stvaranja prskanja rastaljenog metala. Velika sila kompresije je upravo namijenjena tome da to spriječi.

Kao što je već navedeno, kako bi se kovalo mjesto zavarivanja kako bi se smanjilo naprezanje i povećala gustoća jezgre, tehnologija otpornog točkastog zavarivanja u nekim slučajevima omogućuje kratkotrajno povećanje sile kompresije nakon isključivanja električnog impulsa. . Ciklogram u ovom slučaju izgleda ovako.

Kod proizvodnje najjednostavnijih aparata za elektrootporno zavarivanje za kućnu upotrebu, malo je razloga za točne izračune parametara. Približne vrijednosti za promjer elektrode, struju zavarivanja, vrijeme zavarivanja i silu kompresije mogu se uzeti iz tablica dostupnih u mnogim izvorima. Samo trebate shvatiti da su podaci u tablicama donekle precijenjeni (ili podcijenjeni, ako uzmete u obzir vrijeme zavarivanja) u usporedbi s onima koji su prikladni za kućne uređaje, gdje se obično koriste meki načini rada.

Priprema dijelova za zavarivanje

Površina dijelova u području kontakta između dijelova i na mjestu kontakta s elektrodama čisti se od oksida i drugih onečišćenja. Ako je čišćenje loše, povećavaju se gubici snage, pogoršava se kvaliteta spojeva i povećava se trošenje elektroda. U tehnologiji otpornog točkastog zavarivanja koriste se pjeskarenje, šmirgla i metalne četke za čišćenje površine, kao i jetkanje u posebnim otopinama.

Visoki zahtjevi postavljaju se na kvalitetu površine dijelova izrađenih od aluminijskih i magnezijevih legura. Svrha pripreme površine za zavarivanje je uklanjanje, bez oštećenja metala, relativno debelog sloja oksida s visokim i neravnomjernim električnim otporom.

Oprema za točkasto zavarivanje

Razlike između postojećih vrsta strojeva za točkasto zavarivanje uglavnom su određene vrstom struje zavarivanja i oblikom njezinog impulsa, koji se proizvodi njihovim strujnim krugovima. Prema ovim parametrima, oprema za otporno točkasto zavarivanje dijeli se na sljedeće vrste:

• AC strojevi za zavarivanje;
• niskofrekventni strojevi za točkasto zavarivanje;
• kondenzatorski strojevi;
• DC aparati za zavarivanje.

Svaka od ovih vrsta strojeva ima svoje prednosti i nedostatke u tehnološkom, tehničkom i ekonomskom pogledu. Najrašireniji strojevi su strojevi za zavarivanje izmjeničnom strujom.

Strojevi za otporno točkasto zavarivanje izmjeničnom strujom. Shematski dijagram uređaja za točkasto zavarivanje izmjeničnom strujom prikazan je na donjoj slici.

Napon na kojem se izvodi zavarivanje formira se iz mrežnog napona (220/380V) pomoću transformatora za zavarivanje (TS). Tiristorski modul (CT) osigurava spajanje primarnog namota transformatora na napon napajanja potrebno vrijeme za formiranje impulsa zavarivanja. Pomoću modula ne samo da možete kontrolirati trajanje vremena zavarivanja, već i regulirati oblik isporučenog impulsa promjenom kuta otvaranja tiristora.

Ako primarni namot nije izrađen od jednog, već od nekoliko namota, tada ih spajanjem u različitim kombinacijama jedni s drugima možete promijeniti omjer transformacije, dobivajući različite vrijednosti izlaznog napona i struje zavarivanja na sekundarnom namotu.

Osim energetskog transformatora i tiristorskog modula, AC aparati za otporno točkasto zavarivanje imaju komplet upravljačke opreme - napajanje za upravljački sustav (spadajući transformator), releje, logičke kontrolere, upravljačke ploče itd.

Zavarivanje kondenzatora. Bit kondenzatorskog zavarivanja je da se električna energija isprva relativno sporo akumulira u kondenzatoru prilikom njegovog punjenja, a zatim se vrlo brzo troši, stvarajući veliki strujni impuls. To omogućuje izvođenje zavarivanja uz manju potrošnju energije iz mreže u usporedbi s konvencionalnim aparatima za točkasto zavarivanje.

Osim ove glavne prednosti, zavarivanje kondenzatora ima i druge. Kod njega postoji stalan, kontroliran utrošak energije (one akumulirane u kondenzatoru) po zavarenom spoju, što osigurava stabilnost rezultata.

Zavarivanje se odvija u vrlo kratkom vremenu (stotinke, pa čak i tisućinke sekunde). To proizvodi koncentrirano oslobađanje topline i minimizira zonu utjecaja topline. Potonja prednost omogućuje da se koristi za zavarivanje metala s visokom električnom i toplinskom vodljivošću (legure bakra i aluminija, srebra itd.), Kao i materijala s oštro različitim termofizičkim svojstvima.

Mikrozavarivanje krutih kondenzatora koristi se u elektroničkoj industriji.

Količina energije pohranjene u kondenzatorima može se izračunati pomoću formule:

W = C U 2 /2

gdje je C kapacitet kondenzatora, F; W - energija, W; U je napon punjenja, V. Promjenom vrijednosti otpora u krugu punjenja regulira se vrijeme punjenja, struja punjenja i snaga potrošena iz mreže.

Greške kod otpornog točkastog zavarivanja

Kada se izvodi visokokvalitetno, točkasto zavarivanje ima visoku čvrstoću i može osigurati rad proizvoda tijekom dugog vijeka trajanja. Kod razaranja konstrukcija spojenih točkastim, višerednim točkastim zavarivanjem, razaranje se događa u pravilu duž osnovnog metala, a ne na mjestima zavarivanja.

Kvaliteta zavarivanja ovisi o stečenom iskustvu koje se uglavnom svodi na održavanje potrebnog trajanja impulsa struje na temelju vizualnog promatranja (po boji) mjesta zavarivanja.

Pravilno izvedeno mjesto zavara nalazi se u središtu spoja, ima optimalnu veličinu lijevane jezgre, ne sadrži pore i uključke, nema vanjskih i unutarnjih prskanja i pukotina te ne stvara velike koncentracije naprezanja. Kada se primijeni vlačna sila, uništavanje strukture ne događa se duž lijevane jezgre, već duž osnovnog metala.

Defekti točkastog zavarivanja dijele se u tri vrste:

• odstupanja dimenzija lijevane zone od optimalnih, pomicanje jezgre u odnosu na spoj dijelova ili položaj elektroda;
• kršenje kontinuiteta metala u spojnoj zoni;
• promjena svojstava (mehaničkih, antikorozivnih, itd.) metala točke zavara ili područja uz nju.

Najopasniji nedostatak smatra se nepostojanje lijevane zone (nedostatak prodora u obliku "ljepila"), u kojem proizvod može izdržati opterećenje pri niskom statičkom opterećenju, ali se uništava pod djelovanjem promjenjivo opterećenje i temperaturne fluktuacije.

Čvrstoća veze također se smanjuje kada postoje velika udubljenja od elektroda, lomovi i pukotine na rubu preklapanja i prskanje metala. Kao rezultat izlaska lijevane zone na površinu, antikorozivna svojstva proizvoda (ako postoje) su smanjena.

Nedostatak penetracije, potpune ili djelomične, nedovoljne dimenzije lijevane jezgre. Mogući razlozi: struja zavarivanja je mala, sila kompresije je prevelika, radna površina elektroda je istrošena. Nedovoljna struja zavarivanja može biti uzrokovana ne samo njenom niskom vrijednošću u sekundarnom krugu stroja, već i dodirom elektrode s okomitim stijenkama profila ili prevelikim razmakom između točaka zavarivanja, što dovodi do velike struje skretnice.

Kvar se otkriva vanjskim pregledom, podizanjem rubova dijelova probijačem, ultrazvučnim i radijacijskim instrumentima za kontrolu kvalitete zavarivanja.

Vanjske pukotine. Razlozi: previsoka struja zavarivanja, nedovoljna sila kompresije, nedostatak sile kovanja, kontaminirana površina dijelova i/ili elektroda, što dovodi do povećanja kontaktnog otpora dijelova i kršenja režima temperature zavarivanja.

Kvar se može otkriti golim okom ili pomoću povećala. Učinkovita je kapilarna dijagnostika.

Poderotine na rubovima krila. Razlog za ovaj nedostatak obično je jedan - mjesto zavarivanja nalazi se preblizu ruba dijela (nedovoljno preklapanje).

Otkriva se vanjskim pregledom - kroz povećalo ili golim okom.

Duboka udubljenja od elektrode. Mogući razlozi: premala veličina (promjer ili polumjer) radnog dijela elektrode, pretjerano velika sila kovanja, nepravilno postavljene elektrode, prevelike dimenzije lijevane površine. Potonje može biti posljedica prekoračenja struje zavarivanja ili trajanja impulsa.

Unutarnje prskanje (ispuštanje rastaljenog metala u razmak između dijelova). Razlozi: prekoračene su dopuštene vrijednosti struje ili trajanja impulsa zavarivanja - formirana je prevelika zona rastaljenog metala. Sila kompresije je niska - pouzdani brtveni pojas oko jezgre nije stvoren ili se u jezgri stvorio zračni džep, uzrokujući istjecanje rastaljenog metala u otvor. Elektrode su neispravno postavljene (pogrešno poravnate ili nakošene).

Utvrđeno ultrazvučnim ili radiografskim metodama ispitivanja ili vanjskim pregledom (zbog prskanja može nastati razmak između dijelova).

Vanjsko prskanje (metal izlazi na površinu dijela). Mogući razlozi: uključivanje strujnog impulsa kada elektrode nisu komprimirane, struja zavarivanja ili trajanje pulsa je previsoko, nedovoljna sila kompresije, neusklađenost elektroda u odnosu na dijelove, onečišćenje metalne površine. Posljednja dva razloga dovode do nejednake gustoće struje i taljenja površine dijela.

Utvrđeno vanjskim pregledom.

Unutarnje pukotine i šupljine. Uzroci: Struja ili trajanje impulsa je previsoko. Površina elektroda ili dijelova je prljava. Niska sila kompresije. Nedostaje, kasni ili je nedovoljna sila kovanja.

Šupljine skupljanja mogu nastati tijekom hlađenja i kristalizacije metala. Da bi se spriječio njihov nastanak, potrebno je povećati silu kompresije i primijeniti kompresiju kovanja u vrijeme hlađenja jezgre. Greške se otkrivaju radiografskim ili ultrazvučnim metodama ispitivanja.

Oblikovana jezgra je pogrešno poravnata ili nepravilnog oblika. Mogući razlozi: elektrode su neispravno postavljene, površina dijelova nije očišćena.

Greške se otkrivaju radiografskim ili ultrazvučnim metodama ispitivanja.

Progorjelo. Razlozi: prisutnost praznine u sastavljenim dijelovima, kontaminacija površine dijelova ili elektroda, odsutnost ili niska sila kompresije elektroda tijekom strujnog impulsa. Kako bi se izbjeglo pregorijevanje, struju treba primijeniti tek nakon primjene pune sile kompresije. Utvrđeno vanjskim pregledom.

Ispravljanje nedostataka. Metoda ispravljanja nedostataka ovisi o njihovoj prirodi. Najjednostavnije je ponovljeno točkasto ili drugo zavarivanje. Preporuča se izrezati ili izbušiti neispravno područje.

Ako je zavarivanje nemoguće (zbog nepoželjnosti ili nedopustivosti zagrijavanja dijela), umjesto neispravnog mjesta zavarivanja možete postaviti zakovicu tako da izbušite mjesto zavarivanja. Koriste se i druge metode korekcije - čišćenje površine u slučaju vanjskih prskanja, toplinska obrada za ublažavanje naprezanja, ravnanje i kovanje kada se cijeli proizvod deformira.

Kada koristite sadržaj ove stranice, morate staviti aktivne poveznice na ovu stranicu, vidljive korisnicima i pretraživačkim robotima.

Elektrode za kontaktno zavarivanje izrađuju se od metalnih šipki promjera od 12 do 40 mm. Njihova radna površina je ravna ili sferna. Za spajanje obradaka u prilično složenu strukturu koriste se elektrode koje imaju ofsetnu površinu - takozvani proizvodi za cipele. Takvi se proizvodi učvršćuju pomoću posebne drške koja ima konus 1:10 ili 1:5.

U prodaji također možete pronaći elektrode koje imaju cilindričnu površinu, zahvaljujući kojoj će biti fiksirane za rad u posebnim strukturama s konusnim navojem. Osim njih, proizvodi se proizvode sa zamjenjivim radnim dijelom - postavlja se na konus pomoću standardne spojne matice ili se jednostavno pritisne.

Elektrode za otporno zavarivanje reljefnog tipa svojim će oblikom izravno ovisiti o načinu spajanja i konačnom obliku proizvoda. U većini slučajeva veličina radne površine određene elektrode ne igra posebnu ulogu. To je zbog činjenice da područje kontakta i odabrana struja zavarivanja izravno ovise o tome kakav će oblik obradaci imati na mjestima kontakta.

Postoje i elektrode za spajanje elemenata s vrlo složenom topografijom. Oprema za šivanje koristi proizvode koji su disk s ravnom radnom površinom. Štoviše, ovi proizvodi mogu čak imati asimetrične kosine. Takvi se diskovi pričvršćuju na opremu fasetiranjem ili prešanjem.

Unutar samih elektroda postoje određene šupljine kroz koje će rashladna tekućina cirkulirati tijekom procesa zavarivanja. Elektrode za otporno točkasto zavarivanje su čvrste, pa se u ovom slučaju koristi tzv. vanjsko hlađenje.

Kako bi se osigurala minimalna potrošnja materijala elektrode, valjak je zamjenjiv. Sama elektroda izrađena je od posebne legure na bazi metala kao što je bakar. Rezultat je proizvod koji praktički nema otpora na električnu struju, izvrstan je vodič topline i otporan je čak i na prilično visoke temperature. Osim toga, kada je vruća, ova elektroda će zadržati svoju izvornu tvrdoću, a interakcija s metalom obratka bit će minimalna.

Vrste opreme za otporno zavarivanje

Glavna značajka ove tehnologije je povezivanje izradaka na cijelom području. Optimalno zagrijavanje postiže se pretapanjem pomoću aparata za zavarivanje. Međutim, u nekim slučajevima pribjegavaju zagrijavanju zbog otpora dijela na prolaz električne struje.

Otporno točkasto zavarivanje može se dogoditi bilo s taljenjem metala ili bez ove tehnološke značajke procesa. Otpornim zavarivanjem mogu se spajati metalni elementi presjeka u rasponu od 1 do 19 mm, a najčešće se koristi elektrootporno zavarivanje, jer će utrošak elektrodnog materijala biti znatno manji, a konačni spoj puno veći. izdržljiva. Ovo zavarivanje se koristi pri obavljanju prilično preciznih radova, na primjer, u procesu proizvodnje tračnica za stvaranje željezničke pruge.

Značajke otpornog točkastog zavarivanja

Ova tehnologija je savršena za međusobno spajanje metalnih elemenata, a spajanje se izvodi na jednoj i na više točaka na tim izratcima. Izuzetno je popularan ne samo u industriji (osobito se često koristi u poljoprivredi, u izgradnji zrakoplova, automobilskom prijevozu i tako dalje), već iu svakodnevnom životu.

Princip rada ove metode je prilično jednostavan: električna struja, kada prolazi kroz dijelove koji su u izravnom kontaktu jedni s drugima, jako zagrijava njihove rubove. Zagrijavanje je toliko jako da se metal počinje brzo topiti, a obradaci se odmah sabijaju znatnom snagom. Kao rezultat toga nastaje zavareni spoj.

Oprema dizajnirana za korištenje ove tehnologije dizajnirana je za spajanje ploča, šipki i drugih metalnih proizvoda. Glavne prednosti ove metode su sljedeće:

• Odsutnost zavarenog spoja u tradicionalnom smislu;
• Nema potrebe za korištenjem materijala za punjenje, plina ili fluksa;
• Oprema je vrlo jednostavna za korištenje;
• Brzina rada je prilično visoka.

Glavni i jedini nedostatak ove metode je da je šav potpuno nezabrtvljen.

Od čega se izrađuju elektrode za otporno zavarivanje?

Materijal od kojeg će se izraditi elektrode odabire se ovisno o zahtjevima za radne uvjete proizvoda. Vrijedno je napomenuti da elektrode moraju biti u stanju izdržati kompresiju, promjene temperature, izlaganje visokim temperaturama i stres koji će se stvarati unutar same elektrode koja je pod ozbiljnim opterećenjem.

Kako bi proizvodi bili što kvalitetniji, potrebno je da elektroda zadrži izvorni oblik svoje radne površine koja će biti u izravnom kontaktu s dijelovima koji se spajaju. Topljenje ovog potrošnog materijala ubrzava njegovo trošenje.

Obično se bakar uzima kao glavni element, a dodaju mu se i drugi elementi - magnezij, kadmij, srebro, bor i tako dalje. Rezultat je materijal koji izvrsno podnosi čak i vrlo teške fizičke napore. Elektrode s premazom od volframa ili molibdena praktički se ne troše tijekom rada, zbog čega su nedavno stekle najveću popularnost. Međutim, ne mogu se koristiti za zavarivanje proizvoda od aluminija i drugih materijala s mekom strukturom.

Elektrode za otporno zavarivanje dizajnirane su za opskrbu strujom elemenata, njihovo sabijanje i odvođenje stvorene topline. Ovaj dio je jedan od najvažnijih u opremi, budući da sposobnost obrade jedinice ovisi o njegovom obliku. Stabilnost elektrode određuje razinu kvalitete zavarivanja i trajanje kontinuiranog rada. Elektrode mogu biti oblikovane ili ravne. Proizvodnja elemenata izravnog tipa regulirana je standardom GOST 14111–77.

Oblikovane dijelove karakterizira činjenica da je njihova os pomaknuta u odnosu na stožac (plohu za sjedenje). Koriste se za zavarivanje sklopova i elemenata složenih oblika koji su teško dostupni.

Značajke dizajna

Elektrode namijenjene otpornom zavarivanju sastoje se od cilindričnog dijela, radnog dijela i podnog dijela. U unutarnjoj šupljini elementa nalazi se poseban kanal, koji je dizajniran za dovod vode koja hladi električni držač.

Radni dio ima sfernu ili ravnu površinu. Njegov promjer odabire se u skladu s debljinom proizvoda koji se obrađuju i korištenim materijalom. Čvrstoća elektrode je osigurana srednjim dijelom.

Podzemni dio mora imati konusni oblik kako bi dio bio sigurno fiksiran u električnom držaču. Mora se obrađivati ​​s čistoćom najmanje klase 7.

Na svojstva prilagođenih dijelova utječe udaljenost od samog dna rashladnog kanala do radnog ruba: životni vijek, stabilnost itd. Ako je ta udaljenost mala, tada će se element hladiti puno učinkovitije, ali će moći izdržati puno manji broj brušenja.

Umetci na bazi molibdena i volframa nalaze se unutar bakrenih dijelova. Ovako izrađeni proizvodi koriste se za zavarivanje eloksiranog ili pocinčanog čelika.

Materijali za proizvodnju

Stabilnost elektroda je sposobnost elemenata da ne izgube oblik i veličinu, kao i da se odupru prijenosu materijala sa zavarenih elemenata i elektroda. Ovaj pokazatelj određen je materijalom i dizajnom elektrode za zavarivanje, kao i radnim uvjetima i načinom rada. Trošenje dijelova ovisi o karakteristikama radnog alata (kut radne površine, promjer, materijal itd.). Taljenje, prekomjerno zagrijavanje, oksidacija tijekom rada elektrode u korozivnom i/ili vlažnom okruženju, pomak ili neusklađenost, deformacija kompresije i drugi čimbenici značajno povećavaju trošenje radnih elemenata.

Materijal alata mora biti odabran u skladu sa sljedećim pravilima:

1. Njegova razina električne vodljivosti trebala bi biti usporediva s čistim bakrom;
2. Učinkovita toplinska vodljivost;
3. Visok stupanj mehaničke otpornosti;
4. Jednostavan za obradu rezanjem ili visokim pritiskom;
5. Otpornost na cikličko zagrijavanje.

U usporedbi sa 100% bakrom, njegove legure su otpornije na mehanička opterećenja, zbog čega se za takve proizvode koriste bakrene legure. Legiranje proizvoda cinkom, berilijem, kromom, magnezijem, cirkonijem ne smanjuje električnu vodljivost, ali značajno povećava čvrstoću, a silicij, željezo i nikal povećavaju njegovu tvrdoću.

Izbor

U procesu odabira prikladnih elektroda za točkasto zavarivanje, posebnu pozornost treba obratiti na veličinu i oblik radnog elementa proizvoda. Također biste trebali uzeti u obzir karakteristike materijala koji se obrađuje, njegovu debljinu, oblik jedinica za zavarivanje i način zavarivanja.

Alati za elektrootporno zavarivanje imaju različite radne površine:

1. Ravan;
2. Kuglasti.

Proizvodi sa sfernom radnom površinom nisu posebno osjetljivi na kosine, zbog čega se često koriste na visećim i radijalnim instalacijama, kao i za oblikovane elektrode s otklonom. Proizvođači iz Ruske Federacije preporučuju ovu posebnu vrstu elektroda za obradu lakih legura, jer pomažu spriječiti pojavu udubljenja i udubljenja tijekom točkastog zavarivanja. Međutim, ovaj se problem također može spriječiti ako koristite ravne elektrode s povećanim krajem. A elektrode opremljene šarkama mogu čak zamijeniti elektrode sferičnog tipa, ali se preporučuju za zavarivanje limova čija debljina ne prelazi jedan i pol milimetar.

Dimenzije radnog elementa alati se odabiru u skladu s vrstom i debljinom materijala koji se obrađuju. Rezultati istraživanja koje su proveli stručnjaci francuske tvrtke ARO pokazali su da se potrebni promjer može izračunati pomoću sljedeće formule:

del = 3 mm + 2t, gdje je "t" debljina limova koji se zavaruju.

Teže je izračunati potrebni promjer alata kada je debljina limova nejednaka, zavarivanje materijala različitih vrsta i zavarivanje cijelog "paketa" elemenata. Jasno je da za rad s dijelovima različitih debljina promjer proizvoda mora biti odabran u odnosu na najtanji lim.

Prilikom zavarivanja skupa elemenata, promjer treba odabrati na temelju debljine vanjskih elemenata. Za materijale za zavarivanje raznih vrsta, metalna legura s minimalnim električnim otporom ima najmanju penetraciju. U tom slučaju trebali biste koristiti uređaj izrađen od materijala s povećanom toplinskom vodljivošću.

Visoka trajnost elektroda i odgovarajuća kvaliteta zavarenih točkastih spojeva nemogući su bez pravilne njege elektroda. Od 3 do 10% radnog vremena zavarivača troši na održavanje elektroda. Pravilna njega elektroda omogućuje da jedan par elektroda izvede 30 ... 100 tisuća zavarenih točaka, dok je potrošnja elektrodne legure samo 5 ... 20 g na tisuću zavarenih točaka.

Briga o elektrodama točkastih strojeva sastoji se od dvije operacije - skidanja elektroda izravno na stroju i ponovnog punjenja uklonjene elektrode na tokarilici ili posebnom stroju.

Učestalost skidanja izolacije ovisi uglavnom o materijalu koji se zavaruje. Kod zavarivanja čelika s dobro pripremljenom površinom, u nekim slučajevima možete bez čišćenja, u drugima se potrebno čišćenje izvodi nakon zavarivanja nekoliko stotina točaka. Kod zavarivanja aluminijskih legura potrebno je očistiti elektrode na 30...60 točaka, inače se metal elektrode počinje lijepiti za zavareni metal, što ometa proces zavarivanja, a također narušava otpornost zavarenog spoja na koroziju. Isti se fenomen opaža kod zavarivanja drugih materijala s niskim talištem, poput magnezija.

Skidanje izolacije treba izvesti na takav način da se dobije čista površina elektrode bez uklanjanja velike količine metala. Kako bi se pojednostavio ovaj postupak i olakšali radni uvjeti prilikom skidanja elektroda, koriste se posebni uređaji.

Najjednostavniji uređaj prikazan je na sl. 1. To je lopatica s dvostranim udubljenjima u koje se umeće brusni papir. Lopatica se umeće između stisnutih elektroda i okrećući se oko osi elektroda čisti njihove dodirne površine.

Riža. 1. Uređaj za ručno skidanje elektroda:

1 - koža; 2 - sferno udubljenje.

Umjesto takve lopatice možete koristiti čeličnu ploču za čišćenje elektroda s ravnom kontaktnom površinom ili komad gume za čišćenje elektroda s okruglom radnom površinom. Elektrode s ravnom kontaktnom površinom skidaju se istovremeno ili naizmjenično, s kuglastom kontaktnom površinom - istovremeno, malom tlačnom silom. Nakon čišćenja, tragovi abrazivne prašine uklanjaju se suhom krpom.

Želja za mehanizacijom procesa čišćenja kontaktne površine elektroda dovela je do stvaranja uređaja s električnim ili pneumatskim pogonom. Na sl. Slika 2 prikazuje pneumatski stroj za skidanje izolacije s elektroda.

Riža. 2. Kutni pneumatski stroj za skidanje izolacije elektroda

Potreba za čišćenjem kontaktne površine utvrđuje se vizualno, prema stanju površine proizvoda koji se zavaruje, ali su poznati pokušaji da se posebnim uređajima odredi trenutak čišćenja.

Uz pomoć softverske kontrole, ne samo da se postavlja jedinica za zavarivanje, struja zavarivanja i vrijeme zavarivanja, već se daje i signal o potrebi skidanja izolacije elektroda.

Predlaže se odrediti trenutak skidanja skidanja elektroda usporedbom svjetline zrake svjetlosti reflektirane od kontaktne površine elektrode sa svjetlinom zrake reflektirane od površine etalona. Ova metoda također omogućuje zaustavljanje procesa zavarivanja pod utjecajem signala, čija se veličina povećava kada je radna površina elektrode onečišćena.

Ponovno punjenje radnog dijela istrošene elektrode kako bi joj se vratio izvorni oblik može se izvršiti na nekoliko načina. Najmanje je kvalitetno punjenje finom turpijom. Preporuča se koristiti posebna punjenja za ove svrhe. Primjer ručnog punjenja prikazan je na sl. 3.

Riža. 3. Ručno ponovno punjenje elektrode:

1 - tijelo; 2 - vijci. 3 - sjekutići; 4 - ručka.

Također se preporučuje korištenje posebnih pneumatskih punjača opremljenih čeonim glodalom, čiji profil reznog dijela odgovara profilu radnog dijela elektrode. Poseban rezač umetnut je u steznu glavu konvencionalne ručne bušilice i omogućuje vam istovremenu obradu stožaste i ravne površine radnog dijela elektrode.

Dobar način za uvijanje elektroda je njihovo navijanje na tokarilici i provjera dimenzija pomoću predloška.

Za veliki broj elektroda koje treba napuniti, preporučljivo je koristiti posebne strojeve kao što su

Za brzu izmjenu elektroda bez oštećenja, preporuča se koristiti elektrode s pločicama "ključ u ruke" ili koristiti posebne izvlakače.

Najjednostavniji izvlakač (slika 4) je vijčana stezaljka posebne izvedbe.

Riža. 4. Izvlakač najjednostavnijeg dizajna:

1 - tijelo; 2 - matrice; 3 - stezni vijak.

Obnavljanje istrošenih elektroda za točkasto zavarivanje dosad nije bilo u praksi. Nedavno je razvijena tehnologija za obnavljanje elektroda strojeva za točkasto zavarivanje lučnim navarivanjem. Tvrdoća, električna vodljivost i trajnost restauriranih elektroda odgovaraju svojstvima elektroda izrađenih od šipki. Korištenje metode obnove elektroda navarivanjem za samo jedan stroj s više točaka omogućuje uštedu do 500 kg bronce godišnje.

Zavarivanje koje se izvodi u okolini zaštitnog plina (helij ili argon) zahtijeva volframove elektrode koje su klasificirane kao nepotrošni materijali. Zbog svoje vatrostalnosti, volframova elektroda može izdržati visoke temperature i dugi kontinuirani vijek trajanja. Trenutno ovaj materijal za zavarivanje ima prilično opsežnu klasifikaciju, gdje postoji prilično velik broj tipova, podijeljenih po robnim markama.

Označavanje i karakteristike volframovih elektroda

Označavanje volframovih elektroda određeno je međunarodnim standardima. Stoga ih je lako odabrati za potrebnu namjenu u bilo kojoj zemlji, bez obzira gdje se nalazite. To je oznaka koja odražava i vrstu odabrane elektrode i njezin kemijski sastav.

Oznaka počinje slovom "W", što označava sam volfram. U svom čistom obliku, metal je prisutan u proizvodu, ali karakteristike takve elektrode nisu jako visoke, jer je previše vatrostalna. Dodaci za legiranje pomažu u poboljšanju kvalitete zavarivanja.

• Šipka od čistog volframa označena je "WP". Vrh šipke je zelen. Možemo reći da spada u kategoriju volframovih elektroda za zavarivanje aluminija i bakra izmjeničnom strujom. Sadržaj volframa u leguri nije manji od 99,5%. Nedostatak: ograničenja u toplinskom opterećenju. Stoga je volframova elektroda (njen kraj) "WP" naoštrena u obliku kuglice.
• "C" je cerijev oksid. Štap sa sivim vrhom. Upravo ovaj aditiv omogućuje korištenje elektrode pri radu s bilo kojom vrstom struje (istosmjernom ili izmjeničnom) i održava stabilan luk čak i pri niskoj struji. Sadržaj - 2%. Inače, cerij je jedini neradioaktivni materijal iz niza metala rijetkih zemalja.
• "T" - torijev dioksid. Štap s crvenim vrhom. Takve se elektrode koriste za zavarivanje obojenih metala, niskolegiranih i ugljičnih čelika te nehrđajućeg čelika. Ovo je elektroda koja se često koristi pri zavarivanju argonom. Ima jedan nedostatak - radioaktivnost torija, pa se preporučuje zavarivanje na otvorenim prostorima iu dobro prozračenim prostorijama. Zavarivač se mora pridržavati sigurnosnih mjera opreza. Imajte na umu da torijevane volframove elektrode za argonsko zavarivanje dobro drže svoj oblik pri najvećim strujama. Čak ni marka "WP" (čisti volfram) ne može se nositi s takvim opterećenjima. Sadržaj - 2%.
• "Y" - itrijev dioksid. Štap s tamnoplavim vrhom. Obično se koristi za zavarivanje kritičnih konstrukcija od različitih metala: titana, bakra, nehrđajućeg čelika, ugljičnih i niskolegiranih čelika. Rad se izvodi samo na istosmjernoj struji (ravni polaritet). Dodatak itrija povećava stabilnost katodne točke na kraju same elektrode. Upravo je to razlog što može raditi u prilično širokom rasponu struje zavarivanja. Sadržaj - 2%.
• "Z" - cirkonijev oksid. Štap s bijelim vrhom. Koristi se za argonsko zavarivanje aluminija i bakra izmjeničnom strujom. Ova vrsta elektrode daje vrlo stabilan luk. U isto vrijeme, element je prilično zahtjevan u pogledu čistoće zavarenog spoja. Sadržaj - ​​0,8%.
• "L" - lantanov oksid. Ovdje postoje dvije pozicije: WL-15 i WL-20. Prva šipka ima zlatni vrh, druga ima plavi vrh. Zavarivanje volfram elektrodom s dodatkom lantanovog oksida omogućuje vam korištenje i izmjenične i istosmjerne struje. Dodajmo ovdje jednostavnost pokretanja luka (početnog i tijekom ponovnog paljenja), ovaj tip ima najmanje habanja na kraju šipke, stabilan luk na najvećim razinama struje, nisku tendenciju pregaranja i opterećenje -nosivost je dvostruko veća od one od čistog volframovog štapa. Sadržaj lantanovog oksida u WL-15 je 1,5%, au WL-20 2%.

Klasifikacija za digitalno označavanje je sljedeća. Prve brojke iza slova označavaju sadržaj aditiva za legiranje u leguri. Druga skupina brojeva, odvojena od prve crticom, je duljina volframove šipke. Najčešća veličina je 175 mm. Ali na tržištu možete pronaći i duljine od 50 mm, 75 i 150. Na primjer, WL-15-75 je elektroda s lantanovim oksidom, koja sadrži 1,5% aditiva. Duljina štapa – 75 mm. Vrh mu je zlatan.

Metode oštrenja volframovih elektroda

Oštrenje volframovih elektroda najvažnija je komponenta pravilno izvedenog procesa zavarivanja. Stoga svi zavarivači uključeni u zavarivanje u okruženju argona ovu operaciju izvode vrlo pažljivo. Oblik vrha određuje kako će se pravilno raspodijeliti energija prenesena s elektrode na dva metala koja se zavaruju i koliki će biti pritisak luka. A oblik i veličina zone prodiranja zavara, a time i njegova širina i dubina, ovisit će o ova dva parametra.

Pažnja! Parametri i oblik oštrenja odabiru se na temelju vrste korištene elektrode i parametara dvaju metalnih izratka koji se zavaruju.

• Radni kraj WP, WL elektroda je sfera (lopta).
• Na WT također prave konveksitet, ali malog radijusa. Umjesto toga, oni jednostavno označavaju okruglost elektrode.
• Ostale vrste su izoštrene na konus.

Kada se zavari aluminijski spoj, na elektrodi se sama formira kugla. Stoga kod zavarivanja aluminija nema potrebe za oštrenjem elektrode.

Koje pogreške u izoštravanju do čega mogu dovesti?

• Širina oštrenja je vrlo različita od norme, to jest, može biti vrlo široka ili vrlo uska. U tom se slučaju vjerojatnost kvara zavara znatno povećava.
• Ako se provodi asimetrično oštrenje, to jamči skretanje luka zavarivanja na jednu stranu.
• Kut oštrenja je preoštar - životni vijek elektrode je smanjen.
• Kut oštrenja je previše tup - smanjuje se dubina prodiranja zavara.
• Oznake koje je ostavio abrazivni alat ne nalaze se duž osi šipke. Ostvarite učinak poput lutanja luka. To jest, poremećeno je stabilno i ravnomjerno sagorijevanje zavarenog luka.

Usput, postoji jednostavna formula koja određuje duljinu izoštrenog područja. Jednak je promjeru šipke pomnoženom s konstantnim faktorom 2,5. Postoji i tablica koja pokazuje omjer promjera elektroda i duljine naoštrenog kraja.

Morate naoštriti kraj volframove šipke unakrsno, poput olovke. Možete ga oštriti električnim brusnim papirom ili brusilicom. Kako biste postigli ravnomjerno uklanjanje metala u cijelom području oštrenja, možete učvrstiti šipku u steznoj glavi svrdla. I okrećite ga pri malim brzinama električnog alata.

Trenutno proizvođači posebne električne opreme nude stroj za oštrenje nepotrošnih volframovih elektroda. Prikladna i precizna opcija za visokokvalitetno oštrenje. Stroj uključuje:

• Dijamantni disk.
• Filter za skupljanje prašine.
• Podešavanje brzine radnog vratila.
• Postavljanje kuta oštrenja. Ovaj parametar varira između 15-180°.

Istraživanja za pronalaženje optimalnog kuta oštrenja provode se stalno. Jedan istraživački institut proveo je test gdje je WL volframova elektroda testirana na kvalitetu zavara oštrenjem pod različitim kutovima. Odabrano je nekoliko kutnih dimenzija odjednom: od 17 do 60 °.

Određeni su točni parametri procesa zavarivanja:

• Zavarena su dva lima od čelika otpornog na koroziju debljine 4 mm.
• Struja zavarivanja - ​​120 ampera.
• Brzina – 10 m/h.
• Položaj zavarivanja je niži.
• Protok inertnog plina – 6 l/min.

Rezultati pokusa su sljedeći. Savršen šav se dobiva kada se koristi šipka s kutom oštrenja od 30°. Pod kutom od 17° oblik zavara bio je stožast. Istovremeno, sam proces zavarivanja bio je nestabilan. Životni vijek elektrode za rezanje se smanjio. Kod velikih kutova oštrenja promijenila se i slika procesa zavarivanja. Na 60 ° širina šava se povećala, ali se njegova dubina smanjila. Iako se sam proces zavarivanja stabilizirao, ne može se nazvati kvalitetnim.

Kao što vidite, kut oštrenja igra važnu ulogu u procesu zavarivanja. Nije važno koriste li se elektrode od nehrđajućeg čelika, čelika ili bakra. U svakom slučaju, morate pravilno naoštriti šipku, jer posljedice mogu biti vrlo negativne. Opis štapova prema boji i kemijskim karakteristikama pomaže u pravilnom odabiru, au isto vrijeme odabiru oblika oštrenja.