Materiale și modele de electrozi pentru sudarea prin rezistență. Conectarea pieselor folosind sudarea prin puncte cu rezistență

Sudarea în puncte este un tip de sudare prin rezistență. Cu această metodă, încălzirea metalului la temperatura sa de topire se realizează prin căldură, care este generată atunci când un curent electric mare trece dintr-o parte în alta prin locul contactului lor. Concomitent cu trecerea curentului și la ceva timp după acesta, piesele sunt comprimate, rezultând pătrunderea și fuziunea reciprocă a zonelor încălzite ale metalului.

Caracteristicile sudării prin puncte cu rezistență sunt: timp scurt de sudare (de la 0,1 la câteva secunde), curent de sudare mare (mai mult de 1000A), tensiune scăzută în circuitul de sudare (1-10V, de obicei 2-3V), forță semnificativă de comprimare a locului de sudare (de la câteva zeci la sute de kg), o mică zonă de topire.

Sudarea în puncte este folosită cel mai adesea pentru suprapunerea pieselor din tablă și mai rar pentru materialele tijelor de sudură. Gama de grosimi sudate de acesta variază de la câțiva micrometri până la 2-3 cm, dar cel mai adesea grosimea metalului sudat variază de la zecimi la 5-6 mm.

Pe lângă sudarea în puncte, există și alte tipuri de sudare prin rezistență (cap la cap, cusătură etc.), dar sudarea în puncte este cea mai comună. Este folosit în industria auto, construcții, electronice radio, producția de avioane și multe alte industrii. În timpul construcției avioanelor moderne, în special, sunt produse câteva milioane de puncte de sudură.

Popularitate binemeritată

Cererea mare pentru sudarea în puncte se datorează unui număr de avantaje pe care le are. Acestea includ: nu este nevoie de materiale de sudură (electrozi, materiale de umplutură, fluxuri etc.), deformații reziduale minore, simplitatea și comoditatea de a lucra cu mașini de sudură, conexiuni ordonate (practic fără sudură), respectarea mediului, rentabilitatea, susceptibilitatea la mecanizare si automatizare usoara, productivitate ridicata. Sudorele automate prin puncte sunt capabile să efectueze până la câteva sute de cicluri de sudare (puncte sudate) pe minut.

Dezavantajele includ lipsa de etanșare a cusăturii și concentrarea tensiunilor la punctul de sudare. Mai mult, acestea din urmă pot fi reduse semnificativ sau chiar eliminate folosind metode tehnologice speciale.

Secvența proceselor pentru sudarea prin puncte cu rezistență

Întregul proces de sudare în puncte poate fi împărțit în 3 etape.

Comprimarea pieselor care provoacă deformarea plastică a microrugozităților din lanțul electrod-parte-parte-electrod.
Pornirea unui impuls de curent electric, care duce la încălzirea metalului, topirea acestuia în zona articulației și formarea unui miez lichid. Pe măsură ce trece curentul, miezul crește în înălțime și diametru până la dimensiunea maximă. Legăturile se formează în faza lichidă a metalului. În acest caz, așezarea plastică a zonei de contact continuă până la dimensiunea sa finală. Comprimarea pieselor asigură formarea unei curele de etanșare în jurul miezului topit, care împiedică stropirea metalului din zona de sudare.
Oprirea curentului, răcirea și cristalizarea metalului, terminând cu formarea unui miez turnat. La răcire, volumul metalului scade și apar tensiuni reziduale. Acestea din urmă sunt un fenomen nedorit care este combatet în diverse moduri. Forța care comprimă electrozii este eliberată cu o oarecare întârziere după ce curentul este oprit. Aceasta asigură condițiile necesare pentru o mai bună cristalizare a metalului. În unele cazuri, în etapa finală a sudării prin puncte cu rezistență, se recomandă chiar creșterea forței de strângere. Oferă forjarea metalului, eliminând neomogenitățile din cusătură și ameliorând stresul.

La următorul ciclu totul se repetă din nou.

Parametrii de bază ai sudării prin puncte cu rezistență

Principalii parametri ai sudării prin puncte cu rezistență includ: puterea curentului de sudare (I SV), durata pulsului acestuia (t SV), forța de compresie a electrozilor (F SV), dimensiunile și forma suprafețelor de lucru ale electrozii (R - pentru o formă sferică, d E - pentru o formă plată). Pentru o mai bună claritate a procesului, acești parametri sunt prezentați sub forma unei ciclograme care reflectă schimbarea lor în timp.

Există moduri de sudare tare și moale. Primul se caracterizează prin curent ridicat, durata scurtă a impulsului de curent (0,08-0,5 secunde în funcție de grosimea metalului) și forță mare de compresie a electrozilor. Este folosit pentru sudarea aliajelor de cupru și aluminiu cu conductivitate termică ridicată, precum și a oțelurilor înalt aliate pentru a le menține rezistența la coroziune.

În modul soft, piesele de prelucrat sunt încălzite mai ușor cu un curent relativ scăzut. Durata impulsului de sudare variază de la zecimi la câteva secunde. Modurile moi sunt afișate pentru oțelurile predispuse la întărire. Practic, modurile moi sunt folosite pentru sudarea prin puncte cu rezistență acasă, deoarece puterea dispozitivelor în acest caz poate fi mai mică decât pentru sudarea dură.

Dimensiunile și forma electrozilor. Cu ajutorul electrozilor se realizează contactul direct al aparatului de sudură cu piesele sudate. Ele nu numai că furnizează curent în zona de sudare, dar transmit și forța de compresie și elimină căldura. Forma, dimensiunea și materialul electrozilor sunt cei mai importanți parametri ai mașinilor de sudură în puncte.

În funcție de forma lor, electrozii sunt împărțiți în drepti și formați. Primele sunt cele mai frecvente; sunt folosite pentru sudarea pieselor care permit accesul liber al electrozilor în zona sudată. Dimensiunile lor sunt standardizate de GOST 14111-90, care stabilește următoarele diametre ale tijelor de electrozi: 10, 13, 16, 20, 25, 32 și 40 mm.

În funcție de forma suprafeței de lucru, există electrozi cu vârfuri plate și sferice, caracterizați prin valori ale diametrului (d) și respectiv razei (R). Zona de contact a electrodului cu piesa de prelucrat depinde de valorile lui d și R, care afectează densitatea curentului, presiunea și dimensiunea miezului. Electrozii cu suprafață sferică au o durabilitate mai mare (pot face mai multe puncte înainte de ascuțire) și sunt mai puțin sensibili la distorsiuni în timpul instalării decât electrozii cu suprafață plană. Prin urmare, se recomandă fabricarea electrozilor utilizați în clemele cu suprafață sferică, precum și electrozi formați care funcționează cu deflexiuni mari. La sudarea aliajelor ușoare (de exemplu, aluminiu, magneziu), se folosesc numai electrozi cu suprafață sferică. Utilizarea electrozilor cu suprafață plană în acest scop are ca rezultat adâncituri și decupări excesive pe suprafața punctelor și spații mari între părți după sudare. Dimensiunile suprafeței de lucru a electrozilor sunt selectate în funcție de grosimea metalelor sudate. Trebuie remarcat faptul că electrozii cu suprafață sferică pot fi utilizați în aproape toate cazurile de sudare în puncte, în timp ce electrozii cu suprafață plană nu sunt deseori aplicabili.

* - în noul GOST, în loc de un diametru de 12 mm, au fost introduse 10 și 13 mm.

Părțile de aterizare ale electrozilor (locuri conectate la suportul electric) trebuie să asigure transmiterea fiabilă a impulsului electric și a forței de strângere. Ele sunt adesea realizate sub formă de con, deși există și alte tipuri de conexiuni - de-a lungul unei suprafețe cilindrice sau filet.

Materialul electrozilor este foarte important, determinandu-le rezistenta electrica, conductivitatea termica, rezistenta la caldura si rezistenta mecanica la temperaturi ridicate. În timpul funcționării, electrozii se încălzesc la temperaturi ridicate. Modul de funcționare termociclic, împreună cu o sarcină variabilă mecanică, determină o uzură crescută a părților de lucru ale electrozilor, având ca rezultat o deteriorare a calității conexiunilor. Pentru a se asigura că electrozii sunt capabili să reziste la condiții dure de funcționare, aceștia sunt fabricați din aliaje speciale de cupru care au rezistență la căldură și conductivitate electrică și termică ridicată. Cuprul pur este, de asemenea, capabil să funcționeze ca electrozi, dar are o durabilitate scăzută și necesită re-șlefuire frecventă a piesei de lucru.

Rezistența curentului de sudare. Rezistența curentului de sudare (I SV) este unul dintre principalii parametri ai sudării în puncte. Nu numai cantitatea de căldură eliberată în zona de sudare depinde de aceasta, ci și gradientul creșterii acesteia în timp, adică. rata de incalzire. Dimensiunile miezului sudat (d, h și h 1) depind și ele direct de I SV, crescând proporțional cu creșterea I SV.

Trebuie remarcat faptul că curentul care circulă prin zona de sudare (I SV) și curentul care curge în circuitul secundar al mașinii de sudură (I 2) diferă unul de celălalt - și cu cât este mai mare, cu atât distanța dintre punctele de sudură este mai mică. . Motivul pentru aceasta este curentul de șunt (Iw), care curge în afara zonei de sudare - inclusiv prin punctele finalizate anterior. Astfel, curentul din circuitul de sudare al dispozitivului trebuie să fie mai mare decât curentul de sudare cu valoarea curentului de șunt:

I 2 = I NE + I w

Pentru a determina puterea curentului de sudare, puteți utiliza diferite formule care conțin diverși coeficienți empilici obținuți experimental. În cazurile în care nu este necesară determinarea exactă a curentului de sudare (ceea ce este cel mai adesea cazul), valoarea acestuia este luată din tabele compilate pentru diferite moduri de sudare și diferite materiale.

Creșterea timpului de sudare permite sudarea cu curenți mult mai mici decât cei din tabel pentru dispozitivele industriale.

Timp de sudare. Timpul de sudare (tSW) se referă la durata impulsului de curent atunci când se realizează un punct de sudare. Împreună cu puterea curentului, determină cantitatea de căldură care este eliberată în zona de conectare atunci când trece un curent electric prin aceasta.

Cu o creștere a t SV, pătrunderea pieselor crește și dimensiunile miezului de metal topit (d, h și h 1) cresc. În același timp, îndepărtarea căldurii din zona de topire crește, piesele și electrozii se încălzesc, iar căldura se disipează în atmosferă. Când se atinge un anumit timp, poate apărea o stare de echilibru în care toată energia furnizată este îndepărtată din zona de sudare fără a crește penetrarea pieselor și dimensiunea miezului. Prin urmare, creșterea t SV este recomandabilă doar până la un anumit punct.

Atunci când se calculează cu precizie durata impulsului de sudare, trebuie să se țină cont de mulți factori - grosimea pieselor și dimensiunea punctului de sudare, punctul de topire al metalului care este sudat, limita de curgere a acestuia, coeficientul de acumulare de căldură etc. Există formule complexe cu dependențe empirice, care, dacă este necesar, efectuează calcule.

În practică, cel mai adesea timpul de sudare este preluat din tabele, ajustând valorile acceptate într-o direcție sau alta, dacă este necesar, în funcție de rezultatele obținute.

Forța de compresie. Forța de compresiune (F SV) influențează multe procese de sudare prin puncte de rezistență: deformațiile plastice care apar în îmbinare, degajarea și redistribuirea căldurii, răcirea metalului și cristalizarea acestuia în miez. Odată cu creșterea FSW, deformarea metalului în zona de sudură crește, densitatea curentului scade, iar rezistența electrică în secțiunea electrod-parte-electrod scade și se stabilizează. Cu condiția ca dimensiunile miezului să rămână neschimbate, rezistența punctelor sudate crește odată cu creșterea forței de compresie.

La sudarea în condiții dure, se folosesc valori mai mari ale F SV decât în sudarea moale. Acest lucru se datorează faptului că, odată cu creșterea rigidității, puterea surselor de curent și pătrunderea pieselor crește, ceea ce poate duce la formarea de stropi de metal topit. O forță mare de compresie este tocmai menită să prevină acest lucru.

După cum s-a menționat deja, pentru a forja punctul de sudură pentru a elibera stresul și pentru a crește densitatea miezului, tehnologia de sudare prin puncte cu rezistență prevede în unele cazuri o creștere pe termen scurt a forței de compresie după oprirea impulsului electric. . Ciclograma în acest caz arată așa.

Atunci când se produc cele mai simple mașini de sudură prin rezistență pentru uz casnic, există puține motive pentru a face calcule precise ale parametrilor. Valorile aproximative pentru diametrul electrodului, curentul de sudare, timpul de sudare și forța de compresie pot fi luate din tabelele disponibile în multe surse. Trebuie doar să înțelegeți că datele din tabele sunt oarecum supraevaluate (sau subestimate, dacă țineți cont de timpul de sudare) în comparație cu cele care sunt potrivite pentru dispozitivele de acasă, unde se folosesc de obicei modurile soft.

Pregătirea pieselor pentru sudare

Suprafața pieselor din zona de contact dintre părți și din punctul de contact cu electrozii este curățată de oxizi și alți contaminanți. Dacă curățarea este slabă, pierderile de putere cresc, calitatea conexiunilor se deteriorează și uzura electrozilor crește. În tehnologia de sudare prin puncte prin rezistență, pentru curățarea suprafeței se folosesc sablare, roți de smirghel și perii metalice, precum și gravarea în soluții speciale.

Se impun cerințe ridicate asupra calității suprafeței pieselor din aliaje de aluminiu și magneziu. Scopul pregătirii suprafeței pentru sudare este de a îndepărta, fără a deteriora metalul, o peliculă relativ groasă de oxizi cu rezistență electrică mare și neuniformă.

Echipamente de sudare în puncte

Diferențele dintre tipurile existente de mașini de sudură în puncte sunt determinate în principal de tipul de curent de sudare și de forma pulsului acestuia, care sunt produse de circuitele lor electrice de putere. În funcție de acești parametri, echipamentele de sudare prin puncte cu rezistență sunt împărțite în următoarele tipuri:

Aparate de sudat AC;
mașini de sudură în puncte de joasă frecvență;
mașini tip condensator;
Aparate de sudura DC.

Fiecare dintre aceste tipuri de mașini are propriile avantaje și dezavantaje din punct de vedere tehnologic, tehnic și economic. Cele mai utilizate mașini sunt aparatele de sudură AC.

Mașini de sudat prin puncte cu rezistență AC. Schema schematică a mașinilor de sudat în puncte AC este prezentată în figura de mai jos.

Tensiunea la care se efectuează sudarea este formată din tensiunea rețelei (220/380V) folosind un transformator de sudare (TS). Modulul tiristor (CT) asigură conectarea înfășurării primare a transformatorului la tensiunea de alimentare pentru timpul necesar pentru a forma un impuls de sudare. Folosind modulul, puteți controla nu numai durata timpului de sudare, ci și reglați forma impulsului furnizat prin modificarea unghiului de deschidere al tiristoarelor.

Dacă înfășurarea primară este făcută nu dintr-una, ci din mai multe înfășurări, atunci conectându-le în combinații diferite între ele, puteți modifica raportul de transformare, obținând valori diferite ale tensiunii de ieșire și curentului de sudare pe înfășurarea secundară.

În plus față de transformatorul de putere și modulul tiristor, aparatele de sudură în puncte cu rezistență AC au un set de echipamente de control - o sursă de alimentare pentru sistemul de control (transformator coborâtor), relee, controlere logice, panouri de control etc.

Sudarea condensatorului. Esența sudării condensatorului este că la început energia electrică se acumulează relativ lent în condensator la încărcarea acestuia, iar apoi este consumată foarte repede, generând un impuls de curent mare. Acest lucru permite sudarea să fie efectuată în timp ce se consumă mai puțină energie din rețea, în comparație cu aparatele de sudură prin puncte convenționale.

Pe lângă acest avantaj principal, sudarea cu condensator are și altele. Odată cu acesta, există o cheltuială constantă, controlată de energie (cea care s-a acumulat în condensator) per îmbinare sudată, ceea ce asigură stabilitatea rezultatului.

Sudarea are loc într-un timp foarte scurt (sutimi și chiar miimi de secundă). Aceasta produce eliberare concentrată de căldură și minimizează zona afectată de căldură. Ultimul avantaj îi permite să fie utilizat pentru sudarea metalelor cu conductivitate electrică și termică ridicată (aliaje de cupru și aluminiu, argint etc.), precum și materiale cu proprietăți termofizice puternic diferite.

Microsudarea cu condensator rigid este folosită în industria electronică.

Cantitatea de energie stocată în condensatoare poate fi calculată folosind formula:

W = C U2/2

unde C este capacitatea condensatorului, F; W - energie, W; U este tensiunea de încărcare, V. Prin modificarea valorii rezistenței în circuitul de încărcare, se reglează timpul de încărcare, curentul de încărcare și puterea consumată din rețea.

Defecte la sudarea prin puncte cu rezistență

Când este efectuată cu o calitate înaltă, sudarea în puncte are o rezistență ridicată și poate asigura funcționarea produsului pentru o durată lungă de viață. Atunci când structurile conectate prin sudură în puncte în mai multe puncte, pe mai multe rânduri sunt distruse, distrugerea are loc, de regulă, de-a lungul metalului de bază și nu în punctele sudate.

Calitatea sudurii depinde de experienta acumulata, care se reduce in principal la mentinerea duratei cerute a impulsului de curent pe baza observarii vizuale (dupa culoare) a punctului de sudare.

Un punct de sudură executat corect este situat în centrul îmbinării, are o dimensiune optimă a miezului turnat, nu conține pori și incluziuni, nu are stropi și fisuri externe sau interne și nu creează concentrații mari de tensiuni. Când se aplică o forță de tracțiune, distrugerea structurii are loc nu de-a lungul miezului turnat, ci de-a lungul metalului de bază.

Defectele de sudare în puncte sunt împărțite în trei tipuri:

abateri ale dimensiunilor zonei turnate de la cele optime, deplasarea miezului în raport cu îmbinarea pieselor sau poziția electrozilor;
încălcarea continuității metalului în zona de conectare;
modificarea proprietăților (mecanice, anticorozive etc.) ale metalului punctului de sudare sau zonelor adiacente acestuia.

Cel mai periculos defect este considerat a fi absența unei zone turnate (lipsa de penetrare sub formă de „clei”), în care produsul poate rezista la sarcină la o sarcină statică scăzută, dar este distrus sub acțiunea unui sarcină variabilă și fluctuații de temperatură.

Rezistența conexiunii este, de asemenea, redusă atunci când există lovituri mari de la electrozi, rupturi și fisuri în marginea de suprapunere și stropi de metal. Ca urmare a ieșirii la suprafață a zonei turnate, proprietățile anticorozive ale produselor (dacă există) sunt reduse.

Lipsa de penetrare, totală sau parțială, dimensiuni insuficiente ale miezului turnat. Motive posibile: curentul de sudare este scăzut, forța de compresie prea mare, suprafața de lucru a electrozilor este uzată. Curentul de sudare insuficient poate fi cauzat nu numai de valoarea sa scăzută în circuitul secundar al mașinii, ci și de atingerea electrodului de pereții verticali ai profilului sau de o distanță prea mică între punctele de sudare, ceea ce duce la un curent de șunt mare.

Defectul este detectat prin inspecție externă, ridicarea marginilor pieselor cu un pumn, instrumente cu ultrasunete și radiații pentru controlul calității sudării.

Fisuri exterioare. Motive: curent de sudare prea mare, forță de compresie insuficientă, lipsa forței de forjare, suprafața contaminată a pieselor și/sau electrozilor, ceea ce duce la creșterea rezistenței de contact a pieselor și la încălcarea regimului de temperatură de sudare.

Defectul poate fi detectat cu ochiul liber sau cu lupa. Diagnosticul capilar este eficient.

Lacrimi la marginile poală. Motivul acestui defect este de obicei unul - punctul de sudare este situat prea aproape de marginea piesei (suprapunere insuficientă).

Se detectează prin inspecție externă - cu o lupă sau cu ochiul liber.

Adancituri adânci de la electrod. Motive posibile: dimensiune prea mică (diametru sau rază) a părții de lucru a electrodului, forță de forjare excesiv de mare, electrozi instalați incorect, dimensiuni prea mari ale zonei turnate. Acesta din urmă poate fi o consecință a depășirii curentului de sudare sau a duratei impulsului.

Stropire internă (eliberare de metal topit în golul dintre piese). Motive: valorile admise ale curentului sau durata impulsului de sudare sunt depășite - s-a format o zonă prea mare de metal topit. Forța de compresie este scăzută - o centură de etanșare fiabilă în jurul miezului nu a fost creată sau s-a format un buzunar de aer în miez, ceea ce face ca metalul topit să curgă în spațiu. Electrozii sunt instalați incorect (aliniați greșit sau înclinați).

Determinat prin metode de testare cu ultrasunete sau radiografie sau inspecție externă (din cauza stropirii, se poate forma un spațiu între părți).

Stropire externă (metal care iese pe suprafața piesei). Motive posibile: pornirea impulsului de curent atunci când electrozii nu sunt comprimați, curentul de sudare sau durata impulsului este prea mare, forță de compresie insuficientă, alinierea greșită a electrozilor în raport cu piesele, contaminarea suprafeței metalice. Ultimele două motive duc la o densitate neuniformă a curentului și la topirea suprafeței piesei.

Determinat prin inspecție externă.

Fisuri și cavități interne. Cauze: Durata curentului sau a impulsului este prea mare. Suprafața electrozilor sau a pieselor este murdară. Forță de compresie scăzută. Forța de forjare lipsă, tardivă sau insuficientă.

Cavitățile de contracție pot apărea în timpul răcirii și cristalizării metalului. Pentru a preveni apariția lor, este necesar să se mărească forța de compresie și să se aplice compresia de forjare în momentul răcirii miezului. Defectele sunt detectate folosind metode de testare radiografică sau ultrasonică.

Miezul turnat este nealiniat sau are o formă neregulată. Motive posibile: electrozii sunt instalați incorect, suprafața pieselor nu este curățată.

Defectele sunt detectate folosind metode de testare radiografică sau ultrasonică.

Burn-through. Motive: prezența unui gol în piesele asamblate, contaminarea suprafeței pieselor sau electrozilor, absența sau forța de compresie scăzută a electrozilor în timpul impulsului de curent. Pentru a evita arderea, curentul trebuie aplicat numai după ce a fost aplicată forța de compresie completă. Determinat prin inspecție externă.

Corectarea defectelor. Metoda de corectare a defectelor depinde de natura lor. Cea mai simplă este sudarea repetată la puncte sau altă sudură. Se recomandă tăierea sau găurirea zonei defecte.

Dacă sudarea este imposibilă (din cauza indezirabilității sau inadmisibilității încălzirii piesei), în loc de punctul de sudare defect, puteți pune un nit prin găurirea locului de sudare. Se mai folosesc si alte metode de corectare - curatarea suprafetei in cazul stropilor exterioare, tratament termic pentru ameliorarea tensiunilor, indreptarea si forjarea atunci cand intregul produs este deformat.

Când utilizați conținutul acestui site, trebuie să puneți link-uri active către acest site, vizibile utilizatorilor și roboților de căutare.

Electrozii destinați sudării prin contact sunt fabricați din tije metalice, al căror diametru variază de la 12 la 40 mm. Suprafața lor de lucru este fie plană, fie sferică. Pentru a conecta piesele de prelucrat împreună într-o structură destul de complexă, ei folosesc electrozi care au o suprafață compensată - așa-numitele produse de încălțăminte. Astfel de produse sunt asigurate folosind o tijă specială având un con de 1:10 sau 1:5.

De asemenea, puteți găsi electrozi la vânzare care au o suprafață cilindrică, datorită cărora vor fi fixați pentru a lucra în structuri speciale cu filet conic. În plus față de acestea, produsele sunt produse cu o piesă de lucru înlocuibilă - este instalată pe con folosind o piuliță standard sau pur și simplu presată.

Electrozii pentru sudarea prin rezistență de tip relief în forma lor vor depinde direct de metoda de conectare și de forma finală a produsului. În cele mai multe cazuri, dimensiunea suprafeței de lucru a unui anumit electrod nu joacă un rol special. Acest lucru se datorează faptului că zona de contact și curentul de sudare selectat depind direct de forma pe care piesele de prelucrat vor avea la punctele de contact.

Există și electrozi pentru conectarea elementelor cu topografie foarte complexă. Echipamentul de sutură utilizează produse care sunt un disc cu o suprafață de lucru plană. Mai mult, aceste produse pot avea chiar teșituri asimetrice. Astfel de discuri sunt fixate de echipament prin furnir sau presare.

În interiorul electrozilor înșiși există anumite cavități prin care lichidul de răcire va circula în timpul procesului de sudare. Electrozii pentru sudarea prin puncte cu rezistență sunt solizi, așa că în acest caz se folosește așa-numita răcire externă.

Pentru a se asigura că materialul electrodului este consumat la minimum, rola este înlocuită. Electrodul în sine este fabricat dintr-un aliaj special pe bază de metal precum cuprul. Rezultatul este un produs care nu are practic nicio rezistență la curentul electric, este un excelent conductor de căldură și este rezistent chiar și la temperaturi destul de ridicate. În plus, atunci când este fierbinte, acest electrod își va păstra duritatea originală, iar interacțiunea cu metalul piesei de prelucrat va fi minimă.

Tipuri de echipamente de sudare prin rezistență

Caracteristica principală a acestei tehnologii este conectarea pieselor de prelucrat pe întreaga zonă. Încălzirea optimă este obținută prin reflow folosind o mașină de sudură. Cu toate acestea, în unele cazuri recurg la încălzire datorită rezistenței piesei la trecerea curentului electric.

Sudarea prin puncte cu rezistență poate avea loc fie cu topirea metalului, fie fără această caracteristică tehnologică a procesului. Sudarea prin rezistență poate fi utilizată pentru a conecta elemente metalice a căror secțiune transversală este în intervalul de la 1 la 19 mm și, în majoritatea cazurilor, se utilizează sudarea prin rezistență, deoarece consumul de material pentru electrozi va fi semnificativ mai mic, iar conexiunea finală este mult mai mare. durabil. Această sudare este utilizată atunci când se efectuează lucrări destul de precise, de exemplu, în procesul de producere a șinelor pentru a crea o cale ferată.

Caracteristicile sudării prin puncte cu rezistență

Această tehnologie este perfectă pentru conectarea elementelor metalice între ele, iar conexiunea se realizează atât în unul cât și în mai multe puncte ale acestor piese de prelucrat. Este extrem de popular nu numai în industrie (în special, este adesea folosit în agricultură, în construcția de avioane, transportul auto și așa mai departe), ci și în viața de zi cu zi.

Principiul de funcționare al acestei metode este destul de simplu: curentul electric, când trece prin părți care sunt în contact direct între ele, le încălzește foarte mult marginile. Încălzirea este atât de puternică încât metalul începe să se topească rapid, iar piesele de prelucrat sunt imediat comprimate cu o forță considerabilă. Ca rezultat, se formează o îmbinare sudata.

Echipamentele concepute pentru a utiliza această tehnologie sunt concepute pentru a conecta table, tije și alte produse metalice între ele. Avantajele cheie ale acestei metode sunt următoarele:

Absența unei îmbinări sudate în sens tradițional;
Nu este nevoie să folosiți material de umplutură, gaz sau flux;
Echipamentul este foarte ușor de utilizat;
Viteza de lucru este destul de mare.

Principalul și singurul dezavantaj al acestei metode este că cusătura este complet desigilata.

Din ce sunt fabricați electrozii pentru sudarea prin rezistență?

Materialul din care vor fi fabricați electrozii este selectat în funcție de cerințele pentru condițiile de funcționare ale produsului. Este de remarcat faptul că electrozii trebuie să fie capabili să reziste la compresie, schimbări de temperatură, expunere la temperaturi ridicate și stres care va fi generat în interiorul electrodului însuși, care se află sub sarcină serioasă.

Pentru ca produsele să fie de cea mai înaltă calitate, este necesar ca electrodul să păstreze forma inițială a suprafeței sale de lucru, care va fi în contact direct cu piesele ce urmează a fi conectate. Topirea acestui material consumabil accelerează uzura acestuia.

De obicei, cuprul este luat ca element principal și i se adaugă alte elemente - magneziu, cadmiu, argint, bor și așa mai departe. Rezultatul este un material care rezistă excelent chiar și la stres fizic foarte sever. Electrozii cu acoperire cu wolfram sau molibden practic nu se uzează în timpul funcționării, motiv pentru care au câștigat recent cea mai mare popularitate. Cu toate acestea, nu pot fi utilizate pentru sudarea produselor din aluminiu și alte materiale cu o structură moale.

Electrozii pentru sudarea prin rezistență sunt proiectați să furnizeze curent elementelor, să le comprima și să elimine căldura generată. Această parte este una dintre cele mai importante din echipament, deoarece capacitatea de procesare a unității depinde de forma acesteia. Stabilitatea electrodului determină nivelul calității sudurii și durata funcționării continue. Electrozii pot fi modelați sau drepti. Producția de elemente de tip direct este reglementată de standardul GOST 14111–77.

Piesele modelate se caracterizează prin faptul că axa lor este decalată față de con (suprafața de așezare). Sunt folosite pentru sudarea ansamblurilor și a elementelor de forme complexe greu accesibile.

Caracteristici de design

Electrozii destinați sudării prin rezistență includ o parte cilindrică, o parte de lucru și o parte de aterizare. În cavitatea internă a elementului există un canal special, care este conceput pentru a furniza apă care răcește suportul electric.

Piesa de lucru are o suprafață sferică sau plană. Diametrul acestuia este selectat în funcție de grosimea produselor prelucrate și de materialul utilizat. Rezistența electrodului este asigurată de partea din mijloc.

Partea de aterizare trebuie să aibă o formă conică, astfel încât piesa să fie fixată în siguranță în suportul electric. Trebuie prelucrat cu o curățenie de cel puțin clasa 7.

Proprietățile pieselor personalizate sunt afectate de distanță de la partea inferioară a canalului de răcire până la marginea de lucru: durată de viață, stabilitate etc. Dacă această distanță este mică, atunci elementul va fi răcit mult mai eficient, dar va putea rezista la un număr mult mai mic de reticulări.

Inserțiile pe bază de molibden și wolfram sunt plasate în interiorul pieselor de cupru. Produsele realizate în acest mod sunt folosite pentru sudarea oțelului anodizat sau galvanizat.

Materiale de producție

Stabilitatea electrozilor este capacitatea elementelor de a nu-și pierde forma și dimensiunea, precum și de a rezista transferului de material din elementele sudate și electrozi. Acest indicator este determinat de materialul și designul electrodului de sudură, precum și de condițiile și modul de funcționare. Uzura pieselor depinde de caracteristicile instrumentului de lucru (unghiul suprafeței de lucru, diametrul, materialul etc.). Topirea, încălzirea excesivă, oxidarea în timpul funcționării electrodului într-un mediu corosiv și/sau umed, deplasarea sau alinierea greșită, deformarea prin compresie și alți factori cresc semnificativ uzura elementelor de lucru.

Materialul sculei trebuie selectat în conformitate cu următoarele reguli:

Nivelul său de conductivitate electrică ar trebui să fie comparabil cu cuprul pur;
Conductivitate termică eficientă;
Grad ridicat de rezistenta mecanica;
Ușor de prelucrat prin tăiere sau presiune mare;
Rezistenta la incalzirea ciclica.

Comparativ cu 100% cupru, aliajele sale sunt mai rezistente la sarcini mecanice, motiv pentru care pentru astfel de produse se folosesc aliaje de cupru. Aliarea unui produs cu zinc, beriliu, crom, magneziu, zirconiu nu reduce conductivitatea electrică, dar crește semnificativ rezistența, iar siliciul, fierul și nichelul îi cresc duritatea.

Alegere

În procesul de selectare a electrozilor adecvați pentru sudarea în puncte, trebuie acordată o atenție deosebită dimensiunii și formei elementului de lucru al produsului. De asemenea, ar trebui să țineți cont de caracteristicile materialului care este prelucrat, grosimea acestuia, forma unităților de sudură și modul de sudare.

Uneltele de sudare prin rezistență au diferite suprafețe de lucru:

Apartament;
Sferic.

Produsele cu o suprafață de lucru sferică nu sunt deosebit de sensibile la teșituri, motiv pentru care sunt adesea folosite pe instalații suspendate și radiale, precum și pentru electrozi formați cu o deformare. Producătorii din Federația Rusă recomandă acest tip special de electrod pentru prelucrarea aliajelor ușoare, deoarece ajută la prevenirea apariției subdecuvirilor și adâncituri în timpul sudării în puncte. Cu toate acestea, această problemă poate fi prevenită și dacă utilizați electrozi plati cu capătul mărit. Iar electrozii dotati cu balamale pot inlocui chiar electrozii de tip sferic, dar sunt recomandati pentru sudarea tablelor metalice a caror grosime nu depaseste un milimetru si jumatate.

Dimensiunile elementului de lucru sculele sunt selectate în funcție de tipul și grosimea materialelor prelucrate. Rezultatele unui studiu realizat de experții companiei franceze ARO au arătat că diametrul necesar poate fi calculat folosind următoarea formulă:

del = 3 mm + 2t, unde „t” este grosimea tablelor de sudat.

Este mai dificil să se calculeze diametrul necesar al sculei atunci când grosimea foilor este inegală, sudând materiale de diferite tipuri și sudând un întreg „pachet” de elemente. Este clar că pentru a lucra cu piese de grosimi diferite, diametrul produsului trebuie selectat în raport cu cea mai subțire tablă de metal.

Când sudați un set de elemente, diametrul trebuie selectat în funcție de grosimea elementelor externe. Pentru sudarea materialelor de diferite tipuri, aliajul metalic cu rezistivitate electrică minimă are cea mai mică penetrare. În acest caz, ar trebui să utilizați un dispozitiv din material cu conductivitate termică crescută.

Durabilitatea ridicată a electrozilor și calitatea adecvată a îmbinărilor sudate sunt imposibile fără îngrijirea corespunzătoare a electrozilor. Între 3 și 10% din timpul de lucru al unui sudor este cheltuit cu întreținerea electrozilor. Îngrijirea adecvată a electrozilor permite unei perechi de electrozi să realizeze 30...100 mii de puncte sudate, în timp ce consumul de aliaj de electrozi este de doar 5...20 g la mia de puncte sudate.

Îngrijirea electrozilor mașinilor punctuale constă în două operații - decuparea electrozilor direct pe mașină și reumplerea electrodului scos pe un strung sau o mașină specială.

Frecvența decaparii depinde în principal de materialul care este sudat. Când sudați oțel cu o suprafață bine pregătită, în unele cazuri puteți face fără curățare, în altele curățarea necesară se efectuează după sudarea a câteva sute de puncte. La sudarea aliajelor de aluminiu este necesară curățarea electrozilor în 30...60 de puncte, altfel metalul electrodului începe să se lipească de metalul sudat, ceea ce perturbă procesul de sudare și, de asemenea, afectează rezistența la coroziune a îmbinării sudate. Același fenomen se observă la sudarea altor materiale cu un punct de topire scăzut, cum ar fi magneziul.

Decaparea trebuie efectuată astfel încât să se obțină o suprafață curată a electrodului fără a îndepărta o cantitate mare de metal. Pentru a simplifica această operațiune și a facilita condițiile de lucru la decaparea electrozilor, se folosesc dispozitive speciale.

Cel mai simplu dispozitiv este prezentat în Fig. 1. Este o spatulă cu adâncituri cu două fețe în care se introduce șmirghel. Spatula este introdusă între electrozii comprimați, iar atunci când este rotită în jurul axei electrozilor, curăță suprafețele de contact ale acestora.

Orez. 1. Dispozitiv pentru îndepărtarea manuală a electrozilor:

1 - piele; 2 - locaș sferic.

În loc de o astfel de spatulă, puteți folosi o placă de oțel pentru curățarea electrozilor cu o suprafață de contact plană sau o bucată de cauciuc pentru curățarea electrozilor cu o suprafață de lucru sferică. Electrozii cu o suprafață de contact plană sunt decupați simultan sau alternativ, cu o suprafață de contact sferică - simultan, cu o forță mică de compresiune. După curățare, urmele de praf abraziv sunt îndepărtate cu o cârpă uscată.

Dorința de a mecaniza procesul de curățare a suprafeței de contact a electrozilor a condus la crearea de dispozitive cu o acționare electrică sau pneumatică. În fig. Figura 2 prezintă o mașină pneumatică pentru striparea electrozilor.

Orez. 2. Mașină pneumatică de îndepărtare a electrozilor unghiulare

Nevoia de curățare a suprafeței de contact este determinată vizual, de starea suprafeței produsului care se sudează, dar se cunosc încercări de a determina momentul curățării cu ajutorul unor dispozitive speciale.

Cu ajutorul software-ului de control nu se stabilesc doar unitatea de sudat, curentul de sudare si timpul de sudare, dar se da si un semnal despre necesitatea dezlipirii electrozilor.

Se propune determinarea momentului de stripare a electrozilor prin compararea luminozității fasciculului de lumină reflectat de suprafața de contact a electrodului cu luminozitatea fasciculului reflectat de suprafața standardului. Această metodă face posibilă, de asemenea, oprirea procesului de sudare sub influența unui semnal, a cărui magnitudine crește atunci când suprafața de lucru a electrodului este contaminată.

Reumplerea părții de lucru a unui electrod uzat pentru a-și restabili forma inițială se poate face în mai multe moduri. Cea mai mică calitate este umplutura cu o pilă fină. Se recomandă utilizarea unor rezerve speciale în aceste scopuri. Un exemplu de reumplere manuală este prezentat în Fig. 3.

Orez. 3. Umplere manuală cu electrozi:

1 - corp; 2 - șuruburi. 3 - incisivi; 4 - mâner.

De asemenea, se recomandă utilizarea unor umpleri pneumatice speciale echipate cu o freză de capăt, al cărei profil al părții de tăiere corespunde profilului părții de lucru a electrodului. Un cuțit special este introdus în mandrina unui burghiu manual convențional și vă permite să procesați simultan suprafața conică și plană a părții de lucru a electrodului.

O modalitate bună de a fileta electrozii este să-i fileți pe strunguri și să verificați dimensiunile folosind un șablon.

Pentru ca un număr mare de electrozi să fie reumpluți, este indicat să folosiți mașini speciale precum

Pentru a schimba rapid electrozii fără deteriorare, este recomandat să folosiți electrozi cu plată la cheie sau să folosiți extractoare speciale.

Cel mai simplu extractor (Fig. 4) este o clemă cu șurub cu un design special.

Orez. 4. Extractor cu cel mai simplu design:

1 - corp; 2 - moare; 3 - șurub de strângere.

Restaurarea electrozilor uzați pentru sudarea în puncte nu a fost practicată anterior. Recent, a fost dezvoltată o tehnologie pentru restaurarea electrozilor mașinilor de sudură în puncte prin suprafața cu arc. Duritatea, conductivitatea electrică și durabilitatea electrozilor restaurați corespund proprietăților electrozilor fabricați din tije. Utilizarea metodei de restaurare a electrozilor prin suprafață pentru o singură mașină multipunct permite economisirea a până la 500 kg de bronz pe an.

Sudarea efectuată într-un mediu cu gaz de protecție (heliu sau argon) necesită electrozi de wolfram, care sunt clasificați ca neconsumabile. Datorită refractarității sale, electrodul de wolfram poate rezista la temperaturi ridicate și o durată lungă de viață continuă. În prezent, acest material de sudare are o clasificare destul de extinsă, unde există un număr destul de mare de tipuri, împărțite pe marcă.

Marcarea și caracteristicile electrozilor de wolfram

Marcarea electrozilor de wolfram este specificată de standardele internaționale. Prin urmare, este ușor să le selectați pentru scopul dorit în orice țară, indiferent unde vă aflați. Este marcajul care reflectă atât tipul de electrod ales, cât și compoziția chimică a acestuia.

Marcajul începe cu litera „W”, care înseamnă tungsten în sine. În forma sa pură, metalul este prezent în produs, dar caracteristicile unui astfel de electrod nu sunt foarte ridicate, deoarece este prea refractar. Aditivii de aliere îl ajută să îmbunătățească calitățile de sudare.

Tija de tungsten pur este desemnată „WP”. Vârful tijei este verde. Putem spune că aparține categoriei de electrozi de tungsten pentru sudarea aluminiului și cuprului cu curent alternativ. Conținutul de wolfram din aliaj nu este mai mic de 99,5%. Dezavantaj: limitări în sarcina termică. Prin urmare, electrodul de tungsten (capătul său) „WP” este ascuțit sub forma unei bile.
„C” este oxidul de ceriu. O lansetă cu vârful gri. Este acest aditiv care permite utilizarea electrodului atunci când se lucrează cu orice tip de curent (direct sau alternativ) și menține un arc stabil chiar și la curent scăzut. Conținut – 2%. Apropo, ceriul este singurul material neradioactiv din seria metalelor pământurilor rare.
"T" - dioxid de toriu. Tijă cu vârf roșu. Astfel de electrozi sunt utilizați pentru sudarea metalelor neferoase, a oțelurilor slab aliate și carbon și a oțelului inoxidabil. Acesta este un electrod utilizat în mod obișnuit atunci când se efectuează sudarea cu argon. Are un dezavantaj - radioactivitatea toriului, deci se recomandă efectuarea sudării în zone deschise și în încăperi bine ventilate. Sudorul trebuie să respecte măsurile de siguranță. Rețineți că electrozii de tungsten toriați pentru sudarea cu arc cu argon își păstrează bine forma la cei mai mari curenți. Chiar și marca „WP” (tungsten pur) nu poate face față unor astfel de sarcini. Conținut – 2%.
"Y" - dioxid de ytriu. O lansetă cu vârful albastru închis. De obicei, este folosit pentru sudarea structurilor critice din diferite metale: titan, cupru, oțel inoxidabil, carbon și oțeluri slab aliate. Lucrările se efectuează numai pe curent continuu (polaritate dreaptă). Aditivul de ytriu mărește stabilitatea spotului catodic la capătul electrodului însuși. Acesta este tocmai motivul pentru care poate funcționa într-o gamă destul de largă de curent de sudare. Conținut – 2%.
"Z" - oxid de zirconiu. Tijă cu vârful alb. Folosit pentru sudarea cu argon a aluminiului și cuprului cu curent alternativ. Acest tip de electrod asigură un arc foarte stabil. In acelasi timp, elementul este destul de solicitant in ceea ce priveste curatenia rostului de sudura. Conținut – 0,8%.
"L" - oxid de lantan. Există două poziții aici: WL-15 și WL-20. Prima lansetă are vârful auriu, a doua are vârful albastru. Sudarea cu un electrod de wolfram cu adaos de oxid de lantan vă permite să utilizați atât curent alternativ, cât și curent continuu. Să adăugăm aici ușurința pornirii arcului (inițial și în timpul reaprinderii), acest tip are cea mai mică uzură la capătul tijei, un arc stabil la cele mai mari niveluri de curent, o tendință scăzută de ardere și sarcină. -capacitatea portantă este de două ori mai mare decât cea a unei tije de tungsten pur. Conținutul de oxid de lantan în WL-15 este de 1,5% și în WL-20 este de 2%.

Clasificarea pentru marcarea digitală este următoarea. Primele numere de după litere indică conținutul de aditivi de aliere din aliaj. Al doilea grup de numere, separat de primul printr-o cratimă, este lungimea tijei de wolfram. Cea mai comună dimensiune este de 175 mm. Dar pe piata gasesti si lungimi de 50 mm, 75 si 150. De exemplu, WL-15-75 este un electrod cu oxid de lantan, care contine 1,5% aditiv. Lungimea tijei – 75 mm. Vârful lui este auriu.

Metode de ascuțire a electrozilor de wolfram

Ascuțirea electrozilor de tungsten este cea mai importantă componentă a unui proces de sudare efectuat corespunzător. Prin urmare, toți sudorii implicați în sudarea într-un mediu cu argon efectuează această operație cu mare atenție. Forma vârfului este cea care determină cât de corect va fi distribuită energia transferată de la electrod către cele două metale sudate și care va fi presiunea arcului. Iar forma și dimensiunea zonei de penetrare a sudurii și, în consecință, lățimea și adâncimea acesteia, vor depinde de acești doi parametri.

Atenţie! Parametrii și forma de ascuțire sunt selectate în funcție de tipul de electrod utilizat și de parametrii celor două piese metalice sudate.

Capătul de lucru al electrozilor WP, WL este o sferă (bilă).
Pe WT fac si o convexitate, dar de o raza mica. Mai degrabă, ele indică pur și simplu rotunjimea electrodului.
Alte tipuri sunt ascuțite într-un con.

Când o îmbinare din aluminiu este sudată, pe electrod se formează o sferă. Prin urmare, atunci când sudați aluminiu, nu este nevoie să ascuți electrodul.

Ce erori de ascuțire pot duce la ce?

Lățimea de ascuțire este foarte diferită de normă, adică poate fi foarte largă sau foarte îngustă. În acest caz, probabilitatea eșecului sudurii crește foarte mult.
Dacă se efectuează ascuțirea asimetrică, atunci aceasta garantează deformarea arcului de sudare într-o parte.
Unghiul de ascuțire este prea ascuțit - durata de viață a electrodului este redusă.
Unghiul de ascuțire este prea contondent - adâncimea de penetrare a sudurii scade.
Urmele lăsate de unealta abrazivă nu sunt situate de-a lungul axei tijei. Obțineți un efect ca rătăcirea arcului. Adică arderea stabilă și uniformă a arcului sudat este perturbată.

Apropo, există o formulă simplă care determină lungimea zonei ascuțite. Este egal cu diametrul tijei înmulțit cu un factor constant de 2,5. Există, de asemenea, un tabel care indică raportul dintre diametrul electrozilor și lungimea capătului ascuțit.

Trebuie să ascuți capătul tijei de tungsten în cruce, ca un creion. Îl poți ascuți cu un șmirghel electric sau o râșniță. Pentru a obține o îndepărtare uniformă a metalului în toată zona de ascuțire, puteți fixa tija în mandrina de burghiu. Și rotiți-l la viteze mici ale sculei electrice.

În prezent, producătorii de echipamente electrice speciale oferă o mașină pentru ascuțirea electrozilor de tungsten neconsumabil. O opțiune convenabilă și precisă pentru ascuțire de înaltă calitate. Aparatul include:

Disc de diamant.
Filtru pentru colectarea prafului.
Setarea vitezei arborelui de lucru.
Setarea unghiului de ascuțire. Acest parametru variază între 15-180°.

Cercetările pentru a găsi unghiul optim de ascuțire sunt efectuate în mod constant. Un institut de cercetare a efectuat un test în care un electrod de tungsten WL a fost testat pentru calitatea sudurii prin ascuțirea acestuia în diferite unghiuri. Au fost selectate simultan mai multe dimensiuni unghiulare: de la 17 la 60°.

Au fost determinați parametrii exacti ai procesului de sudare:

Au fost sudate două foi de oțel rezistent la coroziune de 4 mm grosime.
Curent de sudare – 120 amperi.
Viteza – 10 m/h.
Poziția de sudare este mai mică.
Debit gaz inert – 6 l/min.

Rezultatele experimentului sunt următoarele. Cusătura perfectă a fost obținută atunci când a fost folosită o tijă cu un unghi de ascuțire de 30°. La un unghi de 17°, forma sudurii era conică. În același timp, procesul de sudare în sine a fost instabil. Durata de viață a electrodului de tăiere a scăzut. La unghiuri mari de ascuțire, imaginea procesului de sudare s-a schimbat și ea. La 60°, lățimea cusăturii a crescut, dar adâncimea acesteia a scăzut. Și, deși procesul de sudare în sine s-a stabilizat, nu poate fi numit de înaltă calitate.

După cum puteți vedea, unghiul de ascuțire joacă un rol important în procesul de sudare. Nu contează dacă se folosesc electrozi din oțel inoxidabil, oțel sau cupru. În orice caz, trebuie să ascuți corect tija, deoarece consecințele pot fi extrem de negative. Descrierea tijelor după culoare și caracteristici chimice ajută la alegerea corectă și, în același timp, la alegerea formei de ascuțire.