저항용접용 전극의 재료와 설계. 저항 점용접을 이용한 부품 연결

스폿용접은 저항용접의 일종이다. 이 방법을 사용하면 금속을 녹는점까지 가열하는 것이 열에 의해 수행되는데, 이는 접촉 부위를 통해 한 부품에서 다른 부품으로 큰 전류가 흐를 때 발생합니다. 전류가 흐르고 일정 시간이 지나면 부품이 압축되어 금속의 가열된 부분이 서로 침투하고 융합됩니다.

저항 점용접의 특징은 짧은 용접 시간(0.1~수초), 높은 용접 전류(1000A 이상), 용접 회로의 낮은 전압(1~10V, 일반적으로 2~3V), 용접 부위를 압축하는 상당한 힘입니다. (수십 ~ 수백 kg), 작은 용융 구역.

스폿 용접은 겹치는 판금 가공물에 가장 자주 사용되며 용접봉 재료에는 덜 자주 사용됩니다. 용접되는 두께의 범위는 수 마이크로미터에서 2~3cm이지만, 대부분 용접 금속의 두께는 10분의 1에서 5~6mm까지 다양합니다.

스폿 용접 외에도 저항 용접(버트, 심 등)이 있지만 스폿 용접이 가장 일반적입니다. 이는 자동차 산업, 건설, 무선 전자공학, 항공기 제조 및 기타 여러 산업 분야에서 사용됩니다. 특히 현대식 항공기를 건설하는 동안 수백만 개의 용접 지점이 생성됩니다.

당연한 인기

스폿 용접에 대한 큰 수요는 그것이 가지고 있는 여러 가지 장점 때문입니다. 여기에는 용접 재료(전극, 충진재, 플럭스 등)가 필요하지 않음, 약간의 잔류 변형, 용접 기계 작업의 단순성과 편의성, 깔끔한 연결(거의 용접 없음), 환경 친화성, 비용 효율성, 민감성 등이 포함됩니다. 기계화 및 자동화가 용이하고 생산성이 높습니다. 자동 스폿 용접기는 분당 최대 수백 번의 용접 사이클(용접 스폿)을 수행할 수 있습니다.

단점은 솔기 밀봉이 부족하고 용접 지점에 응력이 집중된다는 점입니다. 더욱이 후자는 특별한 기술적 방법을 사용하여 크게 줄이거나 제거할 수도 있습니다.

저항 점용접 공정 순서

전체 스폿 용접 공정은 3단계로 나눌 수 있습니다.

전극-부품-부품-전극 체인에서 미세 거칠기의 소성 변형을 일으키는 부품의 압축.
전류 펄스를 켜면 금속이 가열되고 접합 영역에서 용융되며 액체 코어가 형성됩니다. 전류가 흐르면 코어의 높이와 직경이 최대 크기까지 증가합니다. 결합은 금속의 액상에서 형성됩니다. 이 경우 접촉 영역의 소성 침전은 최종 크기까지 계속됩니다. 부품을 압축하면 용융 코어 주위에 밀봉 벨트가 형성되어 금속이 용접 영역에서 튀는 것을 방지합니다.
금속의 전류, 냉각 및 결정화를 끄고 주조 코어의 형성으로 끝납니다. 냉각되면 금속의 부피가 감소하고 잔류 응력이 발생합니다. 후자는 다양한 방법으로 해결되는 바람직하지 않은 현상입니다. 전극을 압축하는 힘은 전류가 꺼진 후 약간의 지연 후에 해제됩니다. 이는 금속의 더 나은 결정화에 필요한 조건을 제공합니다. 어떤 경우에는 저항 점용접의 마지막 단계에서 체결력을 높이는 것이 권장되기도 합니다. 금속 단조를 제공하여 솔기의 불균일성을 제거하고 응력을 완화합니다.

다음 사이클에서는 모든 것이 다시 반복됩니다.

저항 점용접의 기본 매개변수

저항 점용접의 주요 매개변수에는 용접 전류 강도(I SV), 펄스 지속 시간(t SV), 전극 압축력(F SV), 작업 표면의 치수 및 모양이 포함됩니다. 전극(R - 구형의 경우, d E - 평평한 형상의 경우 ). 프로세스를 더욱 명확하게 하기 위해 이러한 매개변수는 시간 경과에 따른 변화를 반영하는 순환도 형태로 표시됩니다.

하드 용접 모드와 소프트 용접 모드가 있습니다. 첫 번째는 높은 전류, 짧은 전류 펄스 지속 시간(금속 두께에 따라 0.08-0.5초) 및 전극의 높은 압축력이 특징입니다. 열전도율이 높은 구리 및 알루미늄 합금과 내식성을 유지하기 위해 고합금강을 용접하는 데 사용됩니다.

소프트 모드에서는 상대적으로 낮은 전류로 공작물이 더욱 원활하게 가열됩니다. 용접 펄스의 지속 시간은 10분의 1에서 몇 초까지입니다. 경화되기 쉬운 강철에 대해 소프트 모드가 표시됩니다. 기본적으로 집에서 저항 스폿 용접에 사용되는 것은 소프트 모드입니다. 이 경우 장치의 전력이 하드 용접보다 낮을 수 있기 때문입니다.

전극의 크기와 모양. 전극의 도움으로 용접기와 용접 부품이 직접 접촉됩니다. 용접부에 전류를 공급할 뿐만 아니라 압축력을 전달하고 열을 제거합니다. 전극의 모양, 크기 및 재질은 스폿 용접 기계의 가장 중요한 매개변수입니다.

모양에 따라 전극은 직선형과 모양형으로 구분됩니다. 첫 번째는 가장 일반적이며 용접 영역에 전극을 자유롭게 접근할 수 있는 용접 부품에 사용됩니다. 치수는 전극봉의 직경을 10, 13, 16, 20, 25, 32 및 40 mm로 설정하는 GOST 14111-90에 의해 표준화되었습니다.

작업 표면의 모양에 따라 직경(d) 및 반경(R) 값을 각각 특징으로 하는 평평한 팁과 구형 팁이 있는 전극이 있습니다. 공작물과 전극의 접촉 면적은 d 및 R 값에 따라 달라지며 이는 전류 밀도, 압력 및 코어 크기에 영향을 미칩니다. 구형 표면의 전극은 내구성이 더 뛰어나고(다시 날카롭게 하기 전에 더 많은 점을 만들 수 있음) 평평한 표면의 전극보다 설치 중 왜곡에 덜 민감합니다. 따라서 구형 표면의 클램프에 사용되는 전극과 큰 편향에 작동하는 모양의 전극을 제조하는 것이 좋습니다. 경합금(예: 알루미늄, 마그네슘)을 용접할 때는 표면이 구형인 전극만 사용됩니다. 이러한 목적으로 평평한 표면 전극을 사용하면 점 표면에 과도한 압흔과 언더컷이 발생하고 용접 후 부품 사이의 간격이 증가합니다. 전극 작업 표면의 치수는 용접되는 금속의 두께에 따라 선택됩니다. 구형 표면의 전극은 거의 모든 스폿 용접에 사용할 수 있지만 평평한 표면의 전극은 적용할 수 없는 경우가 많습니다.

* - 새로운 GOST에서는 직경 12mm 대신 10mm 및 13mm가 도입되었습니다.

전극의 랜딩 부분(전기 홀더에 연결된 위치)은 전기 충격과 조임력의 안정적인 전달을 보장해야 합니다. 원통형 표면이나 나사산을 따라 다른 유형의 연결이 있지만 종종 원뿔 형태로 만들어집니다.

전극의 재질은 전기 저항, 열전도도, 내열성 및 고온에서의 기계적 강도를 결정하는 데 매우 중요합니다. 작동 중에 전극은 높은 온도까지 가열됩니다. 열순환식 작동 모드는 기계적 가변 부하와 함께 전극 작동 부품의 마모를 증가시켜 연결 품질을 저하시킵니다. 전극은 가혹한 작동 조건을 견딜 수 있도록 내열성과 높은 전기 및 열 전도성을 갖춘 특수 구리 합금으로 만들어졌습니다. 순수 구리도 전극 역할을 할 수 있지만 내구성이 낮고 작업 부품을 자주 재연삭해야 합니다.

용접 전류 강도. 용접 전류 강도(I SV)는 스폿 용접의 주요 매개변수 중 하나입니다. 용접 영역에서 방출되는 열의 양뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 증가하는 기울기, 즉 가열 속도. 용접 코어의 치수(d, h 및 h 1)도 I SV에 직접적으로 의존하며 I SV의 증가에 비례하여 증가합니다.

용접 영역을 통해 흐르는 전류(I SV)와 용접기의 2차 회로에 흐르는 전류(I 2)는 서로 다르며, 클수록 용접 지점 사이의 거리가 작아집니다. . 그 이유는 이전에 완료된 지점을 포함하여 용접 영역 외부로 흐르는 션트 전류(Iw) 때문입니다. 따라서 장치 용접 회로의 전류는 션트 전류만큼 용접 전류보다 커야 합니다.

나는 2 = 나는 NE + 나는 w

용접 전류의 강도를 결정하기 위해 실험적으로 얻은 다양한 경험적 계수를 포함하는 다양한 공식을 사용할 수 있습니다. 용접 전류의 정확한 결정이 필요하지 않은 경우(대부분의 경우), 그 값은 다양한 용접 모드 및 다양한 재료에 대해 편집된 표에서 가져옵니다.

용접 시간을 늘리면 산업용 장치의 표에 제시된 전류보다 훨씬 낮은 전류로 용접할 수 있습니다.

용접 시간. 용접 시간(tSW)은 하나의 용접 지점을 수행할 때 전류 펄스의 지속 시간을 나타냅니다. 전류 강도와 함께 전류가 통과할 때 연결 영역에서 방출되는 열의 양을 결정합니다.

t SV가 증가하면 부품의 관통력이 증가하고 용융 금속 코어의 치수(d, h 및 h 1)가 증가합니다. 동시에 용융 영역에서 열 제거가 증가하고 부품과 전극이 가열되며 열이 대기로 방출됩니다. 특정 시간에 도달하면 부품의 침투 및 코어의 크기가 증가하지 않고 공급된 모든 에너지가 용접 영역에서 제거되는 평형 상태가 발생할 수 있습니다. 따라서 t SV를 특정 지점까지만 높이는 것이 좋습니다.

용접 펄스의 지속 시간을 정확하게 계산할 때는 부품의 두께, 용접 지점의 크기, 용접되는 금속의 융점, 항복 강도, 열 축적 계수 등 많은 요소를 고려해야 합니다. 필요한 경우 계산을 수행하는 경험적 종속성을 갖는 복잡한 공식이 있습니다.

실제로 용접 시간은 대부분 테이블에서 가져와 얻은 결과에 따라 필요한 경우 한 방향 또는 다른 방향으로 허용 값을 조정합니다.

압축력. 압축력(F SV)은 저항 점용접의 여러 공정에 영향을 미칩니다. 즉 접합부에서 발생하는 소성 변형, 열 방출 및 재분배, 금속 냉각 및 코어에서의 결정화 등입니다. FSW가 증가하면 용접부 금속의 변형이 증가하고 전류 밀도가 감소하며 전극-부분-전극 구간의 전기 저항이 감소하고 안정화됩니다. 코어 치수가 변경되지 않은 경우 용접 지점의 강도는 압축력이 증가함에 따라 증가합니다.

단단한 조건에서 용접할 때는 연질 용접보다 더 높은 F SV 값이 사용됩니다. 이는 강성이 증가함에 따라 전류원의 전력과 부품 침투가 증가하여 용융 금속이 튀는 현상이 발생할 수 있기 때문입니다. 이를 방지하기 위해 큰 압축력이 필요합니다.

이미 언급했듯이 응력을 완화하고 코어 밀도를 높이기 위해 용접 지점을 단조하기 위해 저항 점 용접 기술은 경우에 따라 전기 펄스를 끈 후 압축력을 단기적으로 증가시킵니다. . 이 경우의 사이클로그램은 다음과 같습니다.

가장 단순한 가정용 저항 용접기를 제조할 때 매개변수를 정확하게 계산할 이유가 거의 없습니다. 전극 직경, 용접 전류, 용접 시간 및 압축력에 대한 대략적인 값은 다양한 소스에서 제공되는 표에서 가져올 수 있습니다. 일반적으로 소프트 모드가 사용되는 가정용 장치에 적합한 데이터에 비해 표의 데이터가 다소 과대평가(또는 용접 시간을 고려하면 과소평가)된다는 점을 이해하면 됩니다.

용접할 부품 준비

부품 간 접촉 영역 및 전극과의 접촉 지점의 부품 표면에서 산화물 및 기타 오염 물질이 제거됩니다. 청소가 불량하면 전력 손실이 증가하고 연결 품질이 저하되며 전극 마모가 증가합니다. 저항 점용접 기술에서는 샌드블라스팅, 에머리 휠 및 금속 브러시를 사용하여 표면을 청소하고 특수 용액으로 에칭합니다.

알루미늄 및 마그네슘 합금으로 만들어진 부품의 표면 품질은 매우 까다롭습니다. 용접 표면을 준비하는 목적은 금속을 손상시키지 않고 전기 저항이 높고 균일하지 않은 상대적으로 두꺼운 산화물 필름을 제거하는 것입니다.

스폿 용접 장비

기존 스폿 용접기 유형 간의 차이점은 주로 용접 전류 유형과 전원 전기 회로에서 생성되는 펄스 모양에 따라 결정됩니다. 이러한 매개변수에 따라 저항 점용접 장비는 다음과 같은 유형으로 구분됩니다.

AC 용접 기계;
저주파 스폿 용접기;
커패시터 유형 기계;
DC 용접기.

이러한 각 유형의 기계에는 기술적, 기술적, 경제적 측면에서 고유한 장점과 단점이 있습니다. 가장 널리 사용되는 기계는 AC 용접기입니다.

AC 저항 점용접 기계. AC 스폿 용접기의 개략도는 아래 그림에 나와 있습니다.

용접이 수행되는 전압은 용접 변압기(TS)를 사용하여 전원 전압(220/380V)에서 형성됩니다. 사이리스터 모듈(CT)은 용접 펄스를 형성하는 데 필요한 시간 동안 변압기의 1차 권선을 공급 전압에 연결하는 것을 보장합니다. 모듈을 사용하면 용접 시간을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 사이리스터의 개방 각도를 변경하여 공급되는 펄스의 모양도 조절할 수 있습니다.

1차 권선이 하나가 아닌 여러 권선으로 구성된 경우 서로 다른 조합으로 연결하면 변환 비율을 변경하여 2차 권선의 출력 전압 및 용접 전류의 다른 값을 얻을 수 있습니다.

전원 변압기 및 사이리스터 모듈 외에도 AC 저항 점용접 기계에는 제어 시스템(강압 변압기)용 전원 공급 장치, 릴레이, 로직 컨트롤러, 제어 패널 등 일련의 제어 장비가 있습니다.

커패시터 용접. 커패시터 용접의 본질은 처음에는 충전할 때 커패시터에 전기 에너지가 상대적으로 느리게 축적된 다음 매우 빠르게 소모되어 큰 전류 펄스를 생성한다는 것입니다. 이를 통해 기존 스폿 용접기에 비해 네트워크에서 더 적은 전력을 소비하면서 용접을 수행할 수 있습니다.

이러한 주요 장점 외에도 커패시터 용접에는 다른 장점이 있습니다. 이를 통해 용접 조인트당 에너지(커패시터에 축적된 에너지) 소비가 일정하고 제어되어 결과의 안정성이 보장됩니다.

용접은 매우 짧은 시간(수백분의 1초, 심지어 수천분의 1초)에 이루어집니다. 이는 집중된 열 방출을 생성하고 열 영향 구역을 최소화합니다. 후자의 장점은 전기 및 열 전도성이 높은 금속(구리 및 알루미늄 합금, 은 등)뿐만 아니라 열물리학적 특성이 크게 다른 재료를 용접하는 데 사용할 수 있습니다.

경질 커패시터 미세 용접은 전자 산업에서 사용됩니다.

커패시터에 저장된 에너지의 양은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

W = CU 2 /2

여기서 C는 커패시터 F의 커패시턴스입니다. W - 에너지, W; U는 충전 전압, V입니다. 충전 회로의 저항 값을 변경하여 충전 시간, 충전 전류 및 네트워크에서 소비되는 전력을 조절합니다.

저항 점용접의 결함

스폿 용접은 고품질로 수행될 때 강도가 높고 제품의 긴 수명 동안 작동을 보장할 수 있습니다. 다점, 다열 스폿 용접으로 연결된 구조물이 파괴되면 원칙적으로 용접 지점이 아닌 모재를 따라 파괴가 발생합니다.

용접 품질은 얻은 경험에 따라 달라지며, 이는 주로 용접 지점의 시각적 관찰(색상별)을 기반으로 전류 펄스의 필요한 지속 시간을 유지하는 데 달려 있습니다.

올바르게 실행된 용접 지점은 조인트 중앙에 위치하며 최적의 주조 코어 크기를 가지며 기공 및 개재물을 포함하지 않고 외부 또는 내부 스플래시 및 균열이 없으며 큰 응력 집중을 생성하지 않습니다. 인장력이 가해지면 구조물의 파괴는 주조 코어를 따라 발생하는 것이 아니라 모재를 따라 발생합니다.

스폿 용접 결함은 세 가지 유형으로 나뉩니다.

최적의 치수와 주조 영역의 치수 편차, 부품 접합부 또는 전극 위치에 대한 코어의 변위;
연결 영역의 금속 연속성 위반;
용접 지점 또는 인접한 영역의 금속 특성(기계적, 부식 방지 등)의 변화.

가장 위험한 결함은 제품이 낮은 정하중에서 하중을 견딜 수 있지만 다음의 작용으로 파괴되는 주조 영역("접착제" 형태의 침투 부족)이 없다는 것입니다. 가변 부하 및 온도 변동.

전극에 큰 움푹 들어간 부분이 있거나, 겹치는 가장자리에 파손 및 균열이 있거나, 금속이 튀는 경우에도 연결 강도가 감소합니다. 주조 영역이 표면으로 올라오면 제품(있는 경우)의 부식 방지 특성이 감소합니다.

관통 부족, 전체 또는 부분, 주조 코어의 치수 부족. 가능한 이유: 용접 전류가 낮고 압축력이 너무 높으며 전극 작업 표면이 마모되었습니다. 불충분한 용접 전류는 기계의 2차 회로의 값이 낮을 뿐만 아니라 전극이 프로파일의 수직 벽에 닿거나 용접 지점 사이의 거리가 너무 가까워서 션트 전류가 커지는 경우에도 발생할 수 있습니다.

용접 품질 관리를 위해 펀치, 초음파 및 방사선 장비를 사용하여 부품 가장자리를 들어 올리는 외부 검사를 통해 결함을 감지합니다.

외부 균열. 이유: 너무 높은 용접 전류, 불충분한 압축력, 단조력 부족, 부품 및/또는 전극의 오염된 표면으로 인해 부품의 접촉 저항이 증가하고 용접 온도 체계가 위반됩니다.

결함은 육안이나 돋보기를 통해 확인할 수 있습니다. 모세혈관 진단이 효과적입니다.

무릎 가장자리의 찢어짐. 이 결함의 원인은 일반적으로 용접 지점이 부품 가장자리에 너무 가까이 위치해 있기 때문입니다(겹침이 충분하지 않음).

돋보기나 육안으로 외부 검사를 통해 감지됩니다.

전극의 깊은 찌그러짐. 가능한 원인: 전극 작동 부분의 크기(직경 또는 반경)가 너무 작음, 단조력이 너무 높음, 전극이 잘못 설치됨, 주조 영역의 크기가 너무 큼. 후자는 용접 전류 또는 펄스 지속 시간을 초과한 결과일 수 있습니다.

내부 스플래시(용융 금속이 부품 사이의 틈으로 방출됨). 이유: 허용되는 전류 값 또는 용접 펄스 지속 시간이 초과되었습니다. 너무 큰 용융 금속 영역이 형성되었습니다. 압축력이 낮습니다. 코어 주변에 안정적인 밀봉 벨트가 생성되지 않았거나 코어에 에어 포켓이 형성되어 용융 금속이 틈으로 흘러나오게 됩니다. 전극이 잘못 설치되었습니다(잘못 정렬되거나 기울어짐).

초음파, 방사선 검사 방법 또는 외부 검사로 판정합니다. (튀는 현상으로 인해 부품 사이에 틈이 생길 수 있습니다.)

외부 스플래시(금속이 부품 표면으로 튀어나옴). 가능한 원인: 전극이 압축되지 않은 경우 전류 펄스를 켜는 경우, 용접 전류 또는 펄스 지속 시간이 너무 높은 경우, 압축력이 부족한 경우, 부품에 대한 전극의 정렬 불량, 금속 표면의 오염 등이 있습니다. 마지막 두 가지 이유는 전류 밀도가 고르지 않고 부품 표면이 녹는 현상으로 이어집니다.

외부검사를 통해 결정됩니다.

내부 균열 및 구멍. 원인: 전류 또는 펄스 지속 시간이 너무 높습니다. 전극이나 부품의 표면이 더럽습니다. 낮은 압축력. 단조력이 없거나, 늦거나, 부족합니다.

금속의 냉각 및 결정화 과정에서 수축 공동이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상을 방지하려면 압축력을 높이고 코어 냉각 시 단조 압축을 적용해야 합니다. 결함은 방사선 촬영 또는 초음파 테스트 방법을 사용하여 감지됩니다.

성형 코어가 잘못 정렬되었거나 모양이 불규칙함. 가능한 이유: 전극이 잘못 설치되었거나 부품 표면이 청소되지 않았습니다.

결함은 방사선 촬영 또는 초음파 테스트 방법을 사용하여 감지됩니다.

번쓰루. 이유: 조립된 부품에 틈이 있음, 부품 또는 전극 표면이 오염됨, 전류 펄스 중 전극의 압축력이 없거나 낮음. 번스루(burn-through)를 방지하려면 전체 압축력이 적용된 후에만 전류를 적용해야 합니다. 외부검사를 통해 결정됩니다.

결함 수정. 결함을 수정하는 방법은 결함의 성격에 따라 다릅니다. 가장 간단한 방법은 반복되는 스폿 용접 또는 기타 용접입니다. 결함이 있는 부분을 잘라내거나 드릴로 뚫는 것이 좋습니다.

용접이 불가능한 경우(부품 가열이 바람직하지 않거나 허용되지 않음으로 인해) 결함이 있는 용접 지점 대신 용접 부위를 드릴링하여 리벳을 삽입할 수 있습니다. 외부 물이 튀는 경우 표면 청소, 응력 완화를 위한 열처리, 전체 제품 변형 시 교정 및 단조 등 다른 수정 방법도 사용됩니다.

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접촉 용접용 전극은 직경이 12~40mm인 금속 막대로 만들어집니다. 작업 표면은 평평하거나 구형입니다. 공작물을 다소 복잡한 구조로 연결하기 위해 소위 신발 제품이라고 불리는 오프셋 표면이 있는 전극을 사용합니다. 이러한 제품은 1:10 또는 1:5 비율의 원추형 특수 생크를 사용하여 고정됩니다.

원통형 표면을 가진 판매용 전극을 찾을 수도 있습니다. 덕분에 원추형 나사산이 있는 특수 구조에서 작동하도록 고정됩니다. 그 외에도 제품은 교체 가능한 작업 부품으로 생산됩니다. 이는 표준 유니온 너트를 사용하여 콘에 설치되거나 간단히 눌러집니다.

릴리프형 저항 용접용 전극의 모양은 연결 방법과 제품의 최종 모양에 직접적으로 좌우됩니다. 대부분의 경우 해당 전극의 작업 표면 크기는 특별한 역할을 하지 않습니다. 이는 접촉 면적과 선택된 용접 전류가 접촉 지점에서 공작물의 모양에 직접적으로 의존하기 때문입니다.

매우 복잡한 지형을 가진 요소를 연결하기 위한 전극도 있습니다. 봉합 장비는 작업 표면이 평평한 디스크 제품을 사용합니다. 게다가 이러한 제품에는 비대칭 경사가 있을 수도 있습니다. 이러한 디스크는 축성 또는 압착을 통해 장비에 고정됩니다.

전극 자체 내부에는 용접 공정 중에 냉각제가 순환하는 특정 공동이 있습니다. 저항 점용접용 전극은 견고하므로 이 경우 소위 외부 냉각이 사용됩니다.

전극 재료의 소모를 최소화하기 위해 롤러를 교체할 수 있도록 제작되었습니다. 전극 자체는 구리와 같은 금속을 기반으로 한 특수 합금으로 만들어집니다. 그 결과 전류에 대한 저항이 거의 없고 우수한 열 전도체이며 상당히 높은 온도에도 견딜 수 있는 제품이 탄생했습니다. 또한 뜨거워지면 이 전극은 원래의 경도를 유지하고 가공물 금속과의 상호 작용은 최소화됩니다.

저항 용접 장비의 종류

이 기술의 주요 특징은 전체 영역에 걸쳐 공작물을 연결하는 것입니다. 용접기를 이용한 리플로우를 통해 최적의 가열이 이루어집니다. 그러나 어떤 경우에는 전류 통과에 대한 부품의 저항으로 인해 가열에 의존합니다.

저항 점용접은 금속 용융을 사용하거나 공정의 기술적 특징 없이 발생할 수 있습니다. 저항 용접은 단면적이 1~19mm 범위인 금속 요소를 연결하는 데 사용할 수 있으며 대부분의 경우 저항 용접이 사용됩니다. 왜냐하면 전극 재료의 소비가 훨씬 적고 최종 연결이 훨씬 더 많기 때문입니다. 튼튼한. 이 용접은 예를 들어 철로를 만들기 위해 레일을 생산하는 과정과 같이 상당히 정밀한 작업을 수행할 때 사용됩니다.

저항점용접의 특징

이 기술은 금속 요소를 함께 연결하는 데 적합하며 이러한 공작물의 한 지점과 여러 지점에서 연결이 수행됩니다. 이는 산업(특히 농업, 항공기 건설, 자동차 운송 등에 자주 사용됨)뿐만 아니라 일상 생활에서도 매우 인기가 있습니다.

이 방법의 작동 원리는 매우 간단합니다. 전류가 서로 직접 접촉하는 부품을 통과할 때 가장자리가 매우 가열됩니다. 가열이 너무 강해서 금속이 빨리 녹기 시작하고 가공물이 즉시 상당한 힘으로 압축됩니다. 그 결과 용접 조인트가 형성됩니다.

이 기술을 사용하도록 설계된 장비는 시트, 막대 및 기타 금속 제품을 함께 연결하도록 설계되었습니다. 이 방법의 주요 장점은 다음과 같습니다.

전통적인 의미에서 용접 조인트가 없습니다.
충전재, 가스 또는 플럭스를 사용할 필요가 없습니다.
장비는 사용하기 매우 쉽습니다.
작업 속도가 상당히 빠릅니다.

이 방법의 주요이자 유일한 단점은 솔기가 완전히 밀봉되지 않았다는 것입니다.

저항용접용 전극은 무엇으로 만들어지나요?

전극을 만드는 재료는 제품의 작동 조건에 대한 요구 사항에 따라 선택됩니다. 전극은 압축, 온도 변화, 고온 노출, 심각한 부하를 받는 전극 자체 내부에서 발생하는 응력을 견딜 수 있어야 한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

제품의 품질을 최고로 유지하려면 전극이 연결될 부품과 직접 접촉하는 작업 표면의 원래 모양을 유지해야 합니다. 이 소모성 물질이 녹으면 마모가 가속화됩니다.

일반적으로 구리가 주요 요소로 간주되고 마그네슘, 카드뮴, 은, 붕소 등 다른 요소가 추가됩니다. 그 결과, 매우 심한 물리적 스트레스에도 탁월한 저항성을 갖는 소재가 탄생했습니다. 텅스텐 또는 몰리브덴 코팅이 된 전극은 작동 중에 실제로 마모되지 않으므로 최근 가장 큰 인기를 얻었습니다. 다만, 알루미늄이나 기타 연질구조의 재료로 만들어진 제품의 용접에는 사용할 수 없습니다.

저항 용접용 전극은 소자에 전류를 공급하고 압축하며 발생된 열을 제거하도록 설계되었습니다. 장치를 처리하는 능력은 모양에 따라 다르기 때문에 이 부분은 장비에서 가장 중요한 부분 중 하나입니다. 전극의 안정성은 용접 품질 수준과 연속 작동 기간을 결정합니다. 전극은 모양이 있거나 직선일 수 있습니다. 직접 유형 요소의 생산은 GOST 14111-77 표준에 따라 규제됩니다.

모양이 있는 부품은 해당 축이 원뿔(안착 표면)을 기준으로 오프셋되어 있다는 사실이 특징입니다. 이는 접근하기 어려운 복잡한 형태의 부품 및 조립품을 용접하는 데 사용됩니다.

디자인 특징

저항 용접용 전극에는 원통형 부분, 작동 부분 및 랜딩 부분이 포함됩니다. 요소의 내부 공동에는 전기 홀더를 냉각시키는 물을 공급하도록 설계된 특수 채널이 있습니다.

작업 부분은 구형 또는 평평한 표면을 가지고 있습니다. 직경은 가공되는 제품의 두께와 사용되는 재료에 따라 선택됩니다. 전극의 강도는 중간 부분에 의해 보장됩니다.

랜딩부는 부품이 전기 홀더에 단단히 고정되도록 원추형이어야 합니다. 최소한 클래스 7의 청결도로 처리되어야 합니다.

사용자 정의 부품 속성은 거리의 영향을 받습니다.냉각 채널 맨 아래부터 작업 가장자리까지: 사용 수명, 안정성 등. 이 거리가 작으면 요소가 훨씬 더 효율적으로 냉각되지만 훨씬 적은 수의 재연삭을 견딜 수 있습니다.

몰리브덴과 텅스텐 기반 인서트는 구리 부품 내부에 배치됩니다. 이렇게 만들어진 제품은 양극산화처리 또는 아연도금강 용접에 사용됩니다.

생산재료

전극의 안정성은 요소가 모양과 크기를 잃지 않고 용접 요소와 전극에서 재료가 이동하는 것을 방지하는 능력입니다. 이 표시기는 용접 전극의 재질과 디자인, 작동 조건 및 모드에 따라 결정됩니다. 부품의 마모는 작업 도구의 특성(작업 표면의 각도, 직경, 재료 등)에 따라 달라집니다. 부식성 및/또는 습한 환경에서 전극 작동 중 용융, 과도한 가열, 산화, 변위 또는 정렬 불량, 압축 변형 및 기타 요인으로 인해 작동 요소의 마모가 크게 증가합니다.

공구 재료는 다음 규칙에 따라 선택해야 합니다.

전기 전도성 수준은 순수 구리와 비슷해야 합니다.
효과적인 열전도도;
높은 수준의 기계적 저항;
절단이나 고압으로 가공이 용이합니다.
순환 가열에 대한 내성.

100% 구리에 비해 이 합금은 기계적 부하에 더 강하므로 이러한 제품에 구리 합금이 사용됩니다. 제품에 아연, 베릴륨, 크롬, 마그네슘, 지르코늄을 합금하면 전기 전도성이 떨어지지 않지만 강도가 크게 증가하고 실리콘, 철, 니켈은 경도가 높아집니다.

선택

스폿 용접에 적합한 전극을 선택하는 과정에서는 제품 작동 요소의 크기와 모양에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 또한 처리되는 재료의 특성, 두께, 용접 장치의 모양 및 용접 모드도 고려해야 합니다.

저항 용접 도구는 작업 표면이 다릅니다.

평평한;
구의.

구형 작업 표면을 가진 제품은 경사에 특별히 민감하지 않으므로 매달린 설치 및 방사형 설치뿐만 아니라 편향이 있는 모양의 전극에도 자주 사용됩니다. 러시아 연방 제조업체에서는 경합금 가공에 이 특정 유형의 전극을 권장합니다. 스폿 용접 중 언더컷과 찌그러짐이 나타나는 것을 방지하는 데 도움이 되기 때문입니다. 그러나 끝이 확대된 평면 전극을 사용하면 이 문제를 예방할 수도 있습니다. 힌지가 장착된 전극은 구형 전극을 대체할 수도 있지만 두께가 1.5mm를 초과하지 않는 금속 시트를 용접하는 데 권장됩니다.

작업 요소의 치수도구는 처리되는 재료의 유형과 두께에 따라 선택됩니다. 프랑스 회사 ARO의 전문가가 실시한 연구 결과에 따르면 필요한 직경은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

del = 3 mm + 2t, 여기서 "t"는 용접할 시트의 두께입니다.

시트의 두께가 동일하지 않고 다양한 유형의 재료를 용접하고 요소의 전체 "패키지"를 용접하는 경우 필요한 도구 직경을 계산하는 것이 더 어렵습니다. 두께가 다른 부품으로 작업하려면 가장 얇은 금속 시트를 기준으로 제품 직경을 선택해야 합니다.

일련의 요소를 용접할 때 외부 요소의 두께를 기준으로 직경을 선택해야 합니다. 다양한 유형의 용접 재료에 대해 전기 저항률이 가장 낮은 금속 합금은 침투가 가장 적습니다. 이 경우 열전도율이 높은 재질의 장치를 사용해야 합니다.

높은 전극 내구성과 용접 부분 접합의 적절한 품질은 전극을 적절하게 관리하지 않으면 불가능합니다. 용접공 작업 시간의 3~10%가 전극 유지 관리에 소요됩니다. 전극을 적절하게 관리하면 한 쌍의 전극이 30~100,000개의 용접점을 수행할 수 있는 반면, 전극 합금의 소비량은 용접점 1,000개당 5~20g에 불과합니다.

포인트 머신의 전극 관리는 두 가지 작업, 즉 머신에서 직접 전극을 벗겨내는 작업과 제거된 전극을 선반이나 특수 기계에서 다시 채우는 작업으로 구성됩니다.

스트리핑 빈도는 주로 용접되는 재료에 따라 달라집니다. 표면이 잘 준비된 강철을 용접할 때 청소 없이 할 수 있는 경우도 있고, 수백 지점을 용접한 후 필요한 청소를 수행하는 경우도 있습니다. 알루미늄 합금을 용접할 때 30~60 지점에서 전극을 청소해야 합니다. 그렇지 않으면 전극 금속이 용접되는 금속에 달라붙기 시작하여 용접 공정을 방해하고 용접 조인트의 내식성을 손상시킵니다. 마그네슘과 같이 융점이 낮은 다른 재료를 용접할 때도 동일한 현상이 관찰됩니다.

박리는 많은 양의 금속을 제거하지 않고 깨끗한 전극 표면을 얻을 수 있는 방식으로 수행되어야 합니다. 이 작업을 단순화하고 전극을 제거할 때 작업 조건을 용이하게 하기 위해 특수 장치가 사용됩니다.

가장 간단한 장치가 그림 1에 나와 있습니다. 1. 사포가 삽입되는 양면 홈이 있는 주걱입니다. 주걱은 압축된 전극 사이에 삽입되며 전극 축을 중심으로 회전하면 접촉면을 청소합니다.

쌀. 1. 전극을 수동으로 제거하는 장치:

1 - 피부; 2 - 구형 홈.

이러한 주걱 대신에 평평한 접촉 표면을 가진 전극 청소용 강판이나 구형 작업 표면을 가진 전극 청소용 고무 조각을 사용할 수 있습니다. 평평한 접촉 표면을 가진 전극은 작은 압축력으로 동시에 구형 접촉 표면을 사용하여 동시에 또는 교대로 벗겨집니다. 청소 후 마른 천으로 연마 먼지 흔적을 제거합니다.

전극의 접촉 표면을 청소하는 과정을 기계화하려는 욕구로 인해 전기 또는 공압 드라이브가 있는 장치가 탄생하게 되었습니다. 그림에서. 그림 2는 전극을 제거하는 공압 기계를 보여줍니다.

쌀. 2. 앵글 공압 전극 스트리핑 기계

접촉 표면 청소의 필요성은 용접되는 제품 표면의 상태에 따라 시각적으로 결정되지만 특수 장치를 사용하여 청소 순간을 결정하려는 시도가 알려져 있습니다.

소프트웨어 제어를 통해 용접할 장치, 용접 전류 및 용접 시간을 설정할 뿐만 아니라 전극을 벗겨야 한다는 신호도 제공됩니다.

전극의 접촉면에서 반사되는 광선의 밝기와 표준 표면에서 반사되는 광선의 밝기를 비교하여 전극이 벗겨지는 순간을 결정하는 것이 제안되었습니다. 이 방법을 사용하면 신호의 영향으로 용접 공정을 중지할 수도 있으며, 전극의 작업 표면이 오염되면 그 크기가 증가합니다.

원래 모양을 복원하기 위해 마모된 전극의 작동 부분을 다시 채우는 방법은 여러 가지가 있습니다. 품질이 가장 낮은 것은 미세한 줄로 채우는 것입니다. 이러한 목적으로 특수 리필을 사용하는 것이 좋습니다. 수동 리필의 예가 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

쌀. 3. 수동 전극 리필:

1 - 본체; 2 - 나사. 3 - 앞니; 4 - 핸들.

또한 절단 부분의 프로파일이 전극 작동 부분의 프로파일에 해당하는 엔드 밀이 장착된 특수 공압 리필러를 사용하는 것이 좋습니다. 특수 커터가 기존 핸드 드릴의 척에 삽입되어 전극 작업 부분의 원추형 표면과 평평한 표면을 동시에 처리할 수 있습니다.

전극을 끼우는 좋은 방법은 전극을 선반에 끼우고 템플릿을 사용하여 치수를 확인하는 것입니다.

많은 수의 전극을 재충전하려면 다음과 같은 특수 기계를 사용하는 것이 좋습니다.

손상 없이 전극을 신속하게 교체하려면 턴키 플랫이 있는 전극을 사용하거나 특수 풀러를 사용하는 것이 좋습니다.

가장 간단한 풀러(그림 4)는 특수 디자인의 나사 클램프입니다.

쌀. 4. 가장 단순한 디자인의 풀러:

1 - 본체; 2 - 사망; 3 - 클램핑 나사.

스폿 용접을 위해 마모된 전극을 복원하는 작업은 이전에는 실행되지 않았습니다. 최근에는 스폿 용접기의 전극을 아크 서페이싱으로 복원하는 기술이 개발됐다. 복원된 전극의 경도, 전기 전도성, 내구성은 막대로 만든 전극의 특성과 일치합니다. 단 하나의 다점 기계에 대한 표면 처리에 의한 전극 복원 방법을 사용하면 연간 최대 500kg의 청동을 절약할 수 있습니다.

보호 가스 환경(헬륨 또는 아르곤)에서 수행되는 용접에는 비소모성으로 분류되는 텅스텐 전극이 필요합니다. 내화성으로 인해 텅스텐 전극은 고온과 긴 연속 사용 수명을 견딜 수 있습니다. 현재 이 용접 재료는 상당히 광범위한 분류를 갖고 있으며 브랜드별로 분류된 유형이 상당히 많습니다.

텅스텐 전극의 표시 및 특성

텅스텐 전극의 표시는 국제 표준에 따라 지정됩니다. 그러므로, 어느 국가에 있든, 필요한 목적에 맞게 선택하기가 쉽습니다. 선택한 전극 유형과 화학적 조성을 모두 반영하는 표시입니다.

표시는 텅스텐 자체를 나타내는 문자 "W"로 시작됩니다. 순수한 형태의 금속은 제품에 존재하지만 이러한 전극의 특성은 내화성이 너무 높기 때문에 그다지 높지 않습니다. 합금 첨가제는 용접 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

순수 텅스텐 막대는 "WP"로 지정됩니다. 막대 끝은 녹색이다. 알루미늄과 구리를 교류로 용접하는 텅스텐 전극의 범주에 속한다고 말할 수 있습니다. 합금의 텅스텐 함량은 99.5% 이상입니다. 단점: 열부하 제한. 따라서 텅스텐 전극(끝 부분) "WP"는 공 모양으로 깎여 있습니다.
"C"는 산화세륨이다. 끝이 회색인 막대. 모든 유형의 전류(직류 또는 교류)로 작업할 때 전극을 사용할 수 있게 하고 낮은 전류에서도 안정적인 아크를 유지하는 것은 바로 이 첨가제입니다. 내용 – 2%. 그런데 세륨은 일련의 희토류 금속 중 유일한 비방사성 물질입니다.
"T" - 이산화토륨. 끝이 빨간색인 막대. 이러한 전극은 비철금속, 저합금강, 탄소강, 스테인리스강의 용접에 사용됩니다. 아르곤 용접시 일반적으로 사용되는 전극입니다. 토륨의 방사능이라는 한 가지 단점이 있으므로 개방 된 공간과 통풍이 잘되는 방에서 용접을 수행하는 것이 좋습니다. 용접공은 안전 예방조치를 따라야 합니다. 아르곤 아크 용접용 토리아티드 텅스텐 전극은 가장 높은 전류에서도 모양이 잘 유지됩니다. "WP" 브랜드(순수 텅스텐)도 이러한 부하를 감당할 수 없습니다. 내용 – 2%.
"Y" - 이트륨 이산화. 끝이 진한 파란색인 막대입니다. 일반적으로 티타늄, 구리, 스테인리스강, 탄소강, 저합금강 등 다양한 금속의 중요한 구조물을 용접하는 데 사용됩니다. 작업은 직류(직극성)에서만 수행됩니다. 이트륨 첨가제는 전극 자체의 끝 부분에 있는 음극 지점의 안정성을 증가시킵니다. 이것이 바로 상당히 넓은 범위의 용접 전류 내에서 작동할 수 있는 이유입니다. 내용 – 2%.
"Z" - 산화지르코늄. 끝이 흰색인 막대. 교류로 알루미늄과 구리의 아르곤 용접에 사용됩니다. 이 유형의 전극은 매우 안정적인 아크를 제공합니다. 동시에 요소는 용접 조인트의 청결도에 대해 상당히 까다롭습니다. 내용 - 0.8%.
"L" - 란타늄 산화물. 여기에는 WL-15와 WL-20의 두 가지 위치가 있습니다. 첫 번째 막대에는 황금색 끝이 있고 두 번째 막대에는 파란색 끝이 있습니다. 란탄 산화물을 첨가한 텅스텐 전극으로 용접하면 교류 전류와 직류 전류를 모두 사용할 수 있습니다. 여기에 아크 시작의 용이성(초기 및 재점화 중)을 추가해 보겠습니다. 이 유형은 로드 끝 부분의 마모가 가장 적고, 가장 높은 전류 수준에서 안정적인 아크가 발생하며, 연소 경향이 낮고, 부하가 적습니다. - 지지력은 순수 텅스텐 막대의 두 배입니다. WL-15의 란타늄 산화물 함량은 1.5%이고 WL-20의 산화란 함량은 2%입니다.

디지털 마킹의 분류는 다음과 같습니다. 문자 뒤의 첫 번째 숫자는 합금의 합금 첨가제 함량을 나타냅니다. 첫 번째 숫자와 하이픈으로 구분된 두 번째 숫자 그룹은 텅스텐 막대의 길이입니다. 가장 일반적인 크기는 175mm입니다. 그러나 시장에서는 50mm 길이(75 및 150)도 찾을 수 있습니다. 예를 들어 WL-15-75는 1.5% 첨가제가 포함된 산화란탄 전극입니다. 막대 길이 - 75mm. 그 끝은 황금색입니다.

텅스텐 전극을 연마하는 방법

텅스텐 전극을 연마하는 것은 적절하게 수행되는 용접 공정의 가장 중요한 구성 요소입니다. 따라서 아르곤 환경에서 용접에 참여하는 모든 용접공은 이 작업을 매우 신중하게 수행합니다. 전극에서 용접되는 두 금속으로 전달되는 에너지가 얼마나 정확하게 분배되고 아크 압력이 어느 정도인지 결정하는 것은 팁의 모양입니다. 그리고 용접 침투 영역의 모양과 크기, 그에 따른 너비와 깊이는 이 두 매개변수에 따라 달라집니다.

주목! 샤프닝의 매개변수와 모양은 사용된 전극 유형과 용접되는 두 금속 가공물의 매개변수에 따라 선택됩니다.

WP, WL 전극의 작동 끝은 구형(볼)입니다.
WT에서도 볼록한 모양을 만들지만 반경은 작습니다. 오히려 이는 단순히 전극의 원형 정도를 나타냅니다.
다른 유형은 원뿔형으로 날카롭게 만들어집니다.

알루미늄 조인트를 용접하면 전극 위에 구형이 형성됩니다. 따라서 알루미늄을 용접할 때 전극을 날카롭게 할 필요가 없습니다.

샤프닝 오류로 인해 어떤 결과가 발생할 수 있나요?

선명도 너비는 표준과 매우 다릅니다. 즉, 매우 넓거나 매우 좁을 수 있습니다. 이 경우 용접 실패 가능성이 크게 증가합니다.
비대칭 샤프닝을 수행하면 용접 아크가 한쪽으로 편향되는 것이 보장됩니다.
샤프닝 각도가 너무 날카로워 전극의 수명이 단축됩니다.
샤프닝 각도가 너무 둔해 용접 침투 깊이가 감소합니다.
연마 도구가 남긴 흔적은 막대의 축을 따라 위치하지 않습니다. 아크 방황과 같은 효과를 얻으십시오. 즉, 용접아크의 안정적이고 균일한 연소가 방해된다.

그런데 날카로운 부분의 길이를 결정하는 간단한 공식이 있습니다. 이는 막대의 직경에 2.5의 상수 인수를 곱한 것과 같습니다. 날카로운 끝의 길이에 대한 전극의 직경의 비율을 나타내는 표도 있습니다.

텅스텐 막대 끝부분을 연필처럼 십자형으로 깎아야 합니다. 전기사포나 그라인더로 갈아주시면 됩니다. 샤프닝 영역 전체에서 금속을 균일하게 제거하려면 드릴 척에 로드를 고정하면 됩니다. 그리고 전동 공구의 저속으로 회전시키십시오.

현재 특수 전기 장비 제조업체는 비소모성 텅스텐 전극을 연마하는 기계를 제공합니다. 고품질 선명화를 위한 편리하고 정확한 옵션입니다. 기계에는 다음이 포함됩니다.

다이아몬드 디스크.
먼지 수집용 필터.
작업축 속도 설정.
샤프닝 각도를 설정합니다. 이 매개변수는 15~180° 사이에서 변합니다.

최적의 샤프닝 각도를 찾기 위한 연구가 끊임없이 진행되고 있습니다. 한 연구 기관에서는 WL 텅스텐 전극을 다양한 각도로 날카롭게 하여 용접 품질을 테스트하는 테스트를 실시했습니다. 여러 각도 치수가 17°에서 60°까지 한 번에 선택되었습니다.

용접 공정의 정확한 매개변수가 결정되었습니다.

4mm 두께의 내식성 강철로 된 두 개의 금속 시트가 용접되었습니다.
용접 전류 - 120 암페어.
속도 – 10m/h.
용접 위치가 더 낮습니다.
불활성 가스 유량 – 6 l/min.

실험 결과는 다음과 같습니다. 샤프닝 각도가 30°인 막대를 사용했을 때 완벽한 솔기가 얻어졌습니다. 17° 각도에서 용접 형태는 원뿔형이었습니다. 동시에 용접 공정 자체도 불안정했다. 절단 전극의 수명이 단축되었습니다. 큰 샤프닝 각도에서는 용접 공정의 그림도 변경되었습니다. 60°에서는 이음새의 너비가 증가했지만 깊이는 감소했습니다. 그리고 용접 공정 자체는 안정화되었지만 고품질이라고 할 수는 없습니다.

보시다시피 샤프닝 각도는 용접 공정에서 중요한 역할을 합니다. 스테인레스 스틸, 강철 또는 구리 전극이 사용되는지 여부는 중요하지 않습니다. 어쨌든 결과가 극도로 부정적일 수 있으므로 막대를 올바르게 날카롭게 해야 합니다. 막대의 색상 및 화학적 특성을 설명하면 올바른 선택을 하는 동시에 샤프닝 모양을 선택하는 데 도움이 됩니다.