Materiali in izvedbe elektrod za kontaktno varjenje. Povezovanje delov z uporovnim točkovnim varjenjem

Točkovno varjenje je vrsta uporovnega varjenja. S to metodo se segrevanje kovine na temperaturo taljenja izvede s toploto, ki nastane, ko velik električni tok prehaja iz enega dela v drugega skozi mesto njihovega stika. Hkrati s prehodom toka in nekaj časa po njem se deli stisnejo, kar povzroči medsebojno prodiranje in zlitje ogrevanih območij kovine.

Značilnosti kontaktnega točkovnega varjenja so: kratek čas varjenja (od 0,1 do nekaj sekund), visok varilni tok (več kot 1000 A), nizka napetost v varilnem tokokrogu (1-10 V, običajno 2-3 V), znatna sila, ki stisne mesto varjenja. (od nekaj deset do sto kg), majhno talilno območje.

Točkovno varjenje se najpogosteje uporablja za prekrivanje pločevinastih obdelovancev, redkeje pa za varjenje paličastih materialov. Razpon debelin, ki jih zvari, se giblje od nekaj mikrometrov do 2-3 cm, najpogosteje pa se debelina zvarjene kovine giblje od desetink do 5-6 mm.

Poleg točkovnega varjenja obstajajo tudi druge vrste uporovnega varjenja (slečno, šivno itd.), vendar je točkovno najpogostejše. Uporablja se v avtomobilski industriji, gradbeništvu, radijski elektroniki, letalstvu in številnih drugih panogah. Predvsem pri gradnji sodobnih potniških letal nastane več milijonov zvarnih mest.

Zaslužena priljubljenost

Veliko povpraševanje po točkovnem varjenju je posledica številnih prednosti, ki jih ima. Sem spadajo: odsotnost potrebe po varilnih materialih (elektrode, dodajni materiali, talila itd.), manjše preostale deformacije, preprostost in udobje pri delu z varilnimi stroji, čisti priključki (skoraj brez zvara), prijaznost do okolja, stroškovna učinkovitost, dovzetnost za enostavna mehanizacija in avtomatizacija, visoka produktivnost. Avtomatski točkovni varilci so sposobni izvesti do nekaj sto varilnih ciklov (zvarjenih točk) na minuto.

Pomanjkljivosti vključujejo pomanjkanje tesnjenja šiva in koncentracijo napetosti na mestu varjenja. Poleg tega je slednje mogoče s posebnimi tehnološkimi metodami bistveno zmanjšati ali celo odpraviti.

Zaporedje postopkov za uporovno točkovno varjenje

Celoten postopek točkovnega varjenja lahko razdelimo na 3 stopnje.

Stiskanje delov, ki povzročajo plastično deformacijo mikrohrapavosti v verigi elektroda-del-del-elektroda.
Vklop impulza električnega toka, ki vodi do segrevanja kovine, njenega taljenja v območju spoja in tvorbe tekočega jedra. Ko tok prehaja, se jedro poveča v višino in premer do največje velikosti. Vezi se tvorijo v tekoči fazi kovine. V tem primeru se plastično usedanje kontaktne cone nadaljuje do končne velikosti. Stiskanje delov zagotavlja nastanek tesnilnega pasu okoli staljenega jedra, ki preprečuje brizganje kovine iz območja varjenja.
Izklop toka, hlajenje in kristalizacija kovine, ki se konča s tvorbo litega jedra. Pri ohlajanju se prostornina kovine zmanjša in nastanejo preostale napetosti. Slednje so nezaželen pojav, proti kateremu se borimo na različne načine. Sila, ki stisne elektrode, se sprosti z nekaj zakasnitvijo po izklopu toka. To zagotavlja potrebne pogoje za boljšo kristalizacijo kovine. V nekaterih primerih je v zadnji fazi uporovnega točkovnega varjenja celo priporočljivo povečati vpenjalno silo. Omogoča kovanje kovine, odpravljanje nehomogenosti v šivu in razbremenitev.

V naslednjem ciklu se vse ponovi.

Osnovni parametri uporovnega točkovnega varjenja

Glavni parametri uporovnega točkovnega varjenja vključujejo: moč varilnega toka (I SV), trajanje njegovega impulza (t SV), kompresijsko silo elektrod (F SV), dimenzije in obliko delovnih površin varilnega toka. elektrode (R - za sferično obliko, d E - za ravno obliko). Za večjo jasnost procesa so ti parametri predstavljeni v obliki ciklograma, ki odraža njihovo spremembo skozi čas.

Obstajajo načini trdega in mehkega varjenja. Za prvo je značilen visok tok, kratko trajanje tokovnega impulza (0,08-0,5 sekunde, odvisno od debeline kovine) in visoka kompresijska sila elektrod. Uporablja se za varjenje bakrovih in aluminijevih zlitin z visoko toplotno prevodnostjo ter visokolegiranih jekel za ohranjanje njihove odpornosti proti koroziji.

V mehkem načinu se obdelovanci bolj gladko segrejejo z relativno nizkim tokom. Trajanje varilnega impulza se giblje od desetink do nekaj sekund. Mehki načini so prikazani za jekla, ki so nagnjena k utrjevanju. V bistvu se za uporovno točkovno varjenje doma uporabljajo mehki načini, saj je moč naprav v tem primeru lahko manjša kot pri trdem varjenju.

Dimenzije in oblika elektrod. S pomočjo elektrod se izvaja neposreden stik varilnega stroja z deli, ki jih varimo. Ne le dovajajo tok v območje varjenja, temveč tudi prenašajo tlačno silo in odvajajo toploto. Oblika, velikost in material elektrod so najpomembnejši parametri aparatov za točkovno varjenje.

Glede na obliko delimo elektrode na ravne in oblikovane. Prvi so najpogostejši, uporabljajo se za varjenje delov, ki omogočajo prost dostop elektrod do varjenega območja. Njihove dimenzije so standardizirane z GOST 14111-90, ki določa naslednje premere elektrodnih palic: 10, 13, 16, 20, 25, 32 in 40 mm.

Glede na obliko delovne površine ločimo elektrode z ravnimi in sferičnimi konicami, za katere je značilna vrednost premera (d) oziroma polmera (R). Kontaktna površina elektrode z obdelovancem je odvisna od vrednosti d in R, kar vpliva na gostoto toka, tlak in velikost jedra. Elektrode s sferično površino imajo večjo vzdržljivost (lahko naredijo več konic pred ponovnim brušenjem) in so manj občutljive na popačenja med namestitvijo kot elektrode z ravno površino. Zato je priporočljivo izdelati elektrode, ki se uporabljajo v sponkah s sferično površino, kot tudi oblikovane elektrode, ki delujejo z velikimi odkloni. Pri varjenju lahkih zlitin (na primer aluminija, magnezija) se uporabljajo samo elektrode s sferično površino. Uporaba ravnih površinskih elektrod za ta namen ima za posledico prevelike vdolbine in podreze na površini konic ter povečane reže med deli po varjenju. Dimenzije delovne površine elektrod so izbrane glede na debelino varjenih kovin. Treba je opozoriti, da se elektrode s sferično površino lahko uporabljajo skoraj v vseh primerih točkovnega varjenja, medtem ko elektrode z ravno površino zelo pogosto niso uporabne.

* - v novem GOST so namesto premera 12 mm uvedli 10 in 13 mm.

Pristajalni deli elektrod (mesta, povezana z električnim držalom) morajo zagotavljati zanesljiv prenos električnega impulza in vpenjalne sile. Pogosto so izdelani v obliki stožca, čeprav obstajajo druge vrste povezav - vzdolž cilindrične površine ali navoja.

Material elektrod je zelo pomemben, saj določa njihov električni upor, toplotno prevodnost, toplotno odpornost in mehansko trdnost pri visokih temperaturah. Med delovanjem se elektrode segrejejo na visoke temperature. Termociklični način delovanja skupaj z mehansko spremenljivo obremenitvijo povzroča povečano obrabo delovnih delov elektrod, kar ima za posledico poslabšanje kakovosti povezav. Da bi zagotovili, da so elektrode sposobne vzdržati težke delovne pogoje, so izdelane iz posebnih bakrovih zlitin, ki imajo toplotno odpornost ter visoko električno in toplotno prevodnost. Čisti baker lahko deluje tudi kot elektrode, vendar ima nizko vzdržljivost in zahteva pogosto ponovno brušenje delovnega dela.

Jakost varilnega toka. Jakost varilnega toka (ISV) je eden glavnih parametrov točkovnega varjenja. Od tega ni odvisna samo količina toplote, ki se sprošča v območju varjenja, temveč tudi gradient njenega naraščanja skozi čas, tj. hitrost ogrevanja. Dimenzije zvarjenega jedra (d, h in h 1) so tudi neposredno odvisne od I SV in se povečujejo sorazmerno z naraščanjem I SV.

Upoštevati je treba, da se tok, ki teče skozi varilno cono (I SV) in tok, ki teče v sekundarnem krogu varilnega stroja (I 2), razlikujeta drug od drugega - in večja je, manjša je razdalja med varilnimi točkami . Razlog za to je shunt tok (Iw), ki teče izven območja varjenja - tudi skozi predhodno dokončane točke. Tako mora biti tok v varilnem tokokrogu naprave večji od varilnega toka za količino ranžirnega toka:

I 2 = I NE + I w

Za določitev jakosti varilnega toka lahko uporabite različne formule, ki vsebujejo različne empirične koeficiente, pridobljene eksperimentalno. V primerih, ko natančna določitev varilnega toka ni potrebna (kar se največkrat zgodi), se njegova vrednost vzame iz tabel, sestavljenih za različne načine varjenja in različne materiale.

Povečanje časa varjenja omogoča varjenje z veliko nižjimi tokovi od tistih, ki so navedeni v tabeli za industrijske naprave.

Čas varjenja. Čas varjenja (tSW) se nanaša na trajanje tokovnega impulza pri izvajanju ene varilne točke. Skupaj z jakostjo toka določa količino toplote, ki se sprosti v priključnem območju, ko skozenj teče električni tok.

S povečanjem t SV se poveča preboj delov in povečajo se dimenzije jedra staljene kovine (d, h in h 1). Hkrati se poveča odvzem toplote iz območja taljenja, deli in elektrode se segrejejo, toplota pa se odvaja v ozračje. Ko je dosežen določen čas, lahko nastopi stanje ravnovesja, v katerem se vsa dovedena energija odvzame iz območja varjenja, ne da bi se povečala penetracija delov in velikost jedra. Zato je povečanje t SV priporočljivo le do določene točke.

Pri natančnem izračunu trajanja varilnega impulza je treba upoštevati številne dejavnike - debelino delov in velikost zvarnega mesta, tališče kovine, ki jo varimo, njeno mejo tečenja, koeficient akumulacije toplote itd. Obstajajo zapletene formule z empiričnimi odvisnostmi, ki po potrebi izvedejo izračune.

V praksi se najpogosteje čas varjenja vzame iz tabel, po potrebi pa se sprejete vrednosti prilagodijo v eno ali drugo smer, odvisno od dobljenih rezultatov.

Sila stiskanja. Stiskalna sila (F SV) vpliva na številne procese uporovnega točkovnega varjenja: na plastične deformacije, ki nastanejo v spoju, sproščanje in prerazporeditev toplote, ohlajanje kovine in njeno kristalizacijo v jedru. S povečanjem FSW se deformacija kovine v območju varjenja poveča, gostota toka se zmanjša, električni upor v odseku elektroda-del-elektroda pa se zmanjša in stabilizira. Pod pogojem, da dimenzije jedra ostanejo nespremenjene, se trdnost zvarjenih točk povečuje z naraščajočo stiskalno silo.

Pri varjenju v težkih pogojih se uporabljajo višje vrednosti F SV kot pri mehkem varjenju. To je posledica dejstva, da se z naraščajočo togostjo poveča moč tokovnih virov in penetracija delov, kar lahko povzroči nastanek brizganja staljene kovine. Velika kompresijska sila je namenjena ravno temu, da to prepreči.

Kot je bilo že omenjeno, tehnologija uporovnega točkovnega varjenja v nekaterih primerih omogoča kratkoročno povečanje sile stiskanja po izklopu električnega impulza, da se zvarno mesto pokvari, da se zmanjša napetost in poveča gostota jedra. . Ciklogram v tem primeru izgleda takole.

Pri izdelavi najpreprostejših uporovnih varilnih strojev za domačo uporabo je malo razlogov za natančne izračune parametrov. Približne vrednosti za premer elektrode, varilni tok, čas varjenja in silo stiskanja lahko vzamete iz tabel, ki so na voljo v številnih virih. Razumeti morate le, da so podatki v tabelah nekoliko precenjeni (ali podcenjeni, če upoštevate čas varjenja) v primerjavi s tistimi, ki so primerni za domače naprave, kjer se običajno uporabljajo mehki načini.

Priprava delov za varjenje

Površina delov v območju stika med deli in na mestu stika z elektrodami je očiščena oksidov in drugih onesnaževalcev. Če je čiščenje slabo, se povečajo izgube moči, poslabša se kakovost povezav in poveča se obraba elektrod. Pri tehnologiji uporovnega točkovnega varjenja se za čiščenje površine uporabljajo peskanje, brusilni koluti in kovinske krtače ter jedkanje v posebnih raztopinah.

Visoke zahteve so postavljene na kakovost površine delov iz aluminijevih in magnezijevih zlitin. Namen priprave površine za varjenje je brez poškodb kovine odstraniti razmeroma debel sloj oksidov z visokim in neenakomernim električnim uporom.

Oprema za točkovno varjenje

Razlike med obstoječimi tipi aparatov za točkovno varjenje so določene predvsem z vrsto varilnega toka in obliko njegovega impulza, ki ga proizvajajo njihovi napajalni električni tokokrogi. Glede na te parametre je oprema za uporovno točkovno varjenje razdeljena na naslednje vrste:

AC varilni stroji;
Stroji za nizkofrekvenčno točkovno varjenje;
kondenzatorski stroji;
DC varilni stroji.

Vsaka od teh vrst strojev ima svoje prednosti in slabosti v tehnološkem, tehničnem in ekonomskem pogledu. Najbolj razširjeni stroji so AC varilni aparati.

Aparati za uporovno točkovno varjenje z izmeničnim tokom. Shematski diagram strojev za točkovno varjenje z izmeničnim tokom je prikazan na spodnji sliki.

Napetost, pri kateri poteka varjenje, se oblikuje iz omrežne napetosti (220/380V) s pomočjo varilnega transformatorja (TS). Tiristorski modul (CT) zagotavlja povezavo primarnega navitja transformatorja z napajalno napetostjo za potreben čas za oblikovanje varilnega impulza. Z uporabo modula lahko ne le nadzirate trajanje časa varjenja, temveč tudi regulirate obliko dobavljenega impulza s spreminjanjem kota odpiranja tiristorjev.

Če primarno navitje ni sestavljeno iz enega, ampak iz več navitij, potem lahko s povezovanjem v različnih kombinacijah med seboj spremenite razmerje transformacije, tako da dobite različne vrednosti izhodne napetosti in varilnega toka na sekundarnem navitju.

Poleg močnostnega transformatorja in tiristorskega modula imajo aparati za uporovno točkovno varjenje izmenični tok nabor krmilne opreme - napajalnik za krmilni sistem (stopenjski transformator), releje, logične krmilnike, nadzorne plošče itd.

Varjenje kondenzatorja. Bistvo kondenzatorskega varjenja je v tem, da se električna energija pri polnjenju kondenzatorja sprva razmeroma počasi akumulira, nato pa se zelo hitro porabi, kar povzroči velik tokovni impulz. To omogoča varjenje ob manjši porabi električne energije iz omrežja v primerjavi z običajnimi točkovnimi varilniki.

Poleg te glavne prednosti ima kondenzatorsko varjenje še druge. Pri njem je konstantna, kontrolirana poraba energije (tiste, ki je nakopičena v kondenzatorju) na zvarni spoj, kar zagotavlja stabilnost rezultata.

Varjenje poteka v zelo kratkem času (stotinke in celo tisočinke sekunde). To povzroči koncentrirano sproščanje toplote in zmanjša območje izpostavljenosti toploti. Slednja prednost omogoča, da se uporablja za varjenje kovin z visoko električno in toplotno prevodnostjo (bakrove in aluminijeve zlitine, srebro itd.) ter materialov z močno različnimi termofizikalnimi lastnostmi.

Mikrovarjenje togega kondenzatorja se uporablja v elektronski industriji.

Količino energije, shranjene v kondenzatorjih, je mogoče izračunati po formuli:

W = C U 2 /2

kjer je C kapacitivnost kondenzatorja, F; W - energija, W; U je polnilna napetost, V. S spreminjanjem vrednosti upora v polnilnem krogu se regulirajo čas polnjenja, polnilni tok in porabljena moč iz omrežja.

Napake pri uporovnem točkovnem varjenju

Pri visokokakovostni izvedbi ima točkovno varjenje visoko trdnost in lahko zagotovi delovanje izdelka za dolgo življenjsko dobo. Pri uničenju konstrukcij, povezanih z večtočkovnim, večvrstnim točkovnim varjenjem, pride do uničenja praviloma vzdolž osnovne kovine in ne na mestih varjenja.

Kakovost varjenja je odvisna od pridobljenih izkušenj, ki se nanašajo predvsem na vzdrževanje zahtevanega trajanja tokovnega impulza na podlagi vizualnega (barvnega) opazovanja mesta zvara.

Pravilno izvedena zvarna točka se nahaja v središču spoja, ima optimalno velikost litega jedra, ne vsebuje por in vključkov, nima zunanjih ali notranjih brizganj in razpok ter ne ustvarja velikih koncentracij napetosti. Ko deluje natezna sila, se uničenje strukture ne pojavi vzdolž litega jedra, temveč vzdolž osnovne kovine.

Napake točkovnega varjenja so razdeljene na tri vrste:

odstopanja dimenzij litega območja od optimalnih, premik jedra glede na spoj delov ali položaj elektrod;
kršitev neprekinjenosti kovine v priključnem območju;
sprememba lastnosti (mehanskih, protikorozijskih itd.) kovine mesta zvara ali območij, ki mejijo nanj.

Najnevarnejša napaka se šteje za odsotnost lite cone (pomanjkanje penetracije v obliki "lepila"), v kateri izdelek lahko prenese obremenitev pri nizki statični obremenitvi, vendar se uniči pod delovanjem spremenljiva obremenitev in temperaturna nihanja.

Trdnost povezave se zmanjša tudi, če so velike udrtine od elektrod, zlomi in razpoke v prekrivnem robu ter brizganje kovine. Zaradi tega, da lito območje pride na površje, se zmanjšajo protikorozijske lastnosti izdelkov (če obstajajo).

Pomanjkanje preboja, popolnega ali delnega, nezadostne dimenzije ulitega jedra. Možni vzroki: varilni tok je nizek, sila stiskanja je previsoka, delovna površina elektrod je obrabljena. Nezadosten varilni tok je lahko posledica ne le njegove nizke vrednosti v sekundarnem tokokrogu stroja, temveč tudi zaradi dotika elektrode navpičnih sten profila ali preblizu razdalje med varilnimi točkami, kar vodi do velikega ranžirnega toka.

Okvara se odkrije z zunanjim pregledom, dvigovanjem robov delov s prebijačem, ultrazvočnimi in sevalnimi instrumenti za nadzor kakovosti varjenja.

Zunanje razpoke. Razlogi: previsok varilni tok, nezadostna sila stiskanja, pomanjkanje sile kovanja, onesnažena površina delov in/ali elektrod, kar vodi do povečanja kontaktnega upora delov in kršitve temperaturnega režima varjenja.

Napako lahko odkrijemo s prostim očesom ali s povečevalnim steklom. Kapilarna diagnostika je učinkovita.

Raztrganine na robovih naročja. Razlog za to napako je običajno en - točka zvara se nahaja preblizu roba dela (nezadostno prekrivanje).

Odkrije se z zunanjim pregledom - skozi povečevalno steklo ali s prostim očesom.

Globoke udrtine na elektrodi. Možni vzroki: premajhna velikost (premer ali radij) delovnega dela elektrode, previsoka sila kovanja, nepravilno nameščene elektrode, prevelike dimenzije ulite površine. Slednje je lahko posledica prekoračitve varilnega toka ali trajanja impulza.

Notranji pljusk (sprostitev staljene kovine v režo med deli). Razlogi: dovoljene vrednosti toka ali trajanja varilnega impulza so presežene - nastalo je preveliko območje staljene kovine. Sila stiskanja je majhna - okoli jedra ni bil ustvarjen zanesljiv tesnilni pas ali pa se je v jedru oblikoval zračni žep, zaradi česar staljena kovina izteka v režo. Elektrode so nameščene nepravilno (neporavnane ali poševno).

Ugotovljeno z ultrazvočnimi ali radiografskimi preskusnimi metodami ali zunanjim pregledom (zaradi brizganja lahko nastane vrzel med deli).

Zunanje brizganje (kovina, ki prihaja ven na površino dela). Možni razlogi: vklop tokovnega impulza, ko elektrode niso stisnjene, varilni tok ali trajanje impulza je previsok, nezadostna sila stiskanja, neporavnanost elektrod glede na dele, kontaminacija kovinske površine. Zadnja dva razloga vodita do neenakomerne gostote toka in taljenja površine dela.

Ugotovljeno z zunanjim pregledom.

Notranje razpoke in votline. Vzroki: Tok ali trajanje impulza je previsoko. Površina elektrod ali delov je umazana. Nizka sila stiskanja. Manjka, prepozno ali nezadostna sila kovanja.

Med ohlajanjem in kristalizacijo kovine lahko nastanejo krčne votline. Da bi preprečili njihov nastanek, je treba v času ohlajanja jedra povečati stiskalno silo in uporabiti kovsko stiskanje. Napake se odkrijejo z radiografskimi ali ultrazvočnimi metodami testiranja.

Oblikovano jedro je neporavnano ali nepravilno oblikovano. Možni razlogi: elektrode so nepravilno nameščene, površina delov ni očiščena.

Napake se odkrijejo z radiografskimi ali ultrazvočnimi metodami testiranja.

Pregorelost. Razlogi: prisotnost vrzeli v sestavljenih delih, kontaminacija površine delov ali elektrod, odsotnost ali nizka sila stiskanja elektrod med tokovnim impulzom. Da bi se izognili prežganju, je treba tok uporabiti šele, ko je bila uporabljena polna sila stiskanja. Ugotovljeno z zunanjim pregledom.

Popravek napak. Metoda odprave napak je odvisna od njihove narave. Najenostavnejše je večkratno točkovno ali drugo varjenje. Priporočljivo je, da poškodovano območje izrežete ali izvrtate.

Če je varjenje nemogoče (zaradi nezaželenosti ali nesprejemljivosti segrevanja dela), lahko namesto okvarjenega mesta varjenja postavite zakovico tako, da izvrtate mesto varjenja. Uporabljajo se tudi druge metode korekcije - čiščenje površine v primeru zunanjih brizganj, toplotna obdelava za razbremenitev, ravnanje in kovanje, ko je celoten izdelek deformiran.

Ko uporabljate vsebino tega spletnega mesta, morate postaviti aktivne povezave do tega spletnega mesta, vidne uporabnikom in iskalnim robotom.

Elektrode za kontaktno varjenje so izdelane iz kovinskih palic s premerom od 12 do 40 mm. Njihova delovna površina je ravna ali kroglasta. Za povezovanje obdelovancev v precej zapleteno strukturo uporabljajo elektrode, ki imajo ofsetno površino - tako imenovane izdelke za čevlje. Takšni izdelki so pritrjeni s posebnim steblom s stožcem 1:10 ali 1:5.

V prodaji lahko najdete tudi elektrode, ki imajo cilindrično površino, zaradi česar bodo pritrjene za delo v posebnih strukturah s koničnim navojem. Poleg njih so izdelki izdelani z zamenljivim delovnim delom - nameščen je na stožec s standardno spojno matico ali preprosto stisnjen.

Oblika elektrod za uporovno varjenje reliefnega tipa bo neposredno odvisna od načina povezave in končne oblike izdelka. V večini primerov velikost delovne površine določene elektrode ne igra posebne vloge. To je posledica dejstva, da sta kontaktna površina in izbrani varilni tok neposredno odvisna od tega, kakšno obliko bodo imeli obdelovanci na kontaktnih točkah.

Obstajajo tudi elektrode za povezovanje elementov z zelo kompleksno topografijo. Oprema za šivanje uporablja izdelke, ki so disk z ravno delovno površino. Poleg tega imajo lahko ti izdelki celo asimetrične robove. Takšni diski so pritrjeni na opremo s furniranjem ali stiskanjem.

Znotraj samih elektrod so določene votline, skozi katere bo med postopkom varjenja krožila hladilna tekočina. Elektrode za uporovno točkovno varjenje so polne, zato se v tem primeru uporablja tako imenovano zunanje hlajenje.

Da bi zagotovili minimalno porabo materiala elektrode, je valj zamenljiv. Sama elektroda je izdelana iz posebne zlitine na osnovi kovine, kot je baker. Rezultat je izdelek, ki praktično nima upora proti električnemu toku, je odličen toplotni prevodnik in je odporen tudi na dokaj visoke temperature. Poleg tega bo ta elektroda, ko je vroča, ohranila prvotno trdoto, interakcija s kovino obdelovanca pa bo minimalna.

Vrste opreme za uporovno varjenje

Glavna značilnost te tehnologije je povezava obdelovancev po celotnem območju. Optimalno ogrevanje se doseže z reflow uporabo varilnega stroja. Vendar pa se v nekaterih primerih zatečejo k ogrevanju zaradi odpornosti dela na prehod električnega toka.

Uporovno točkovno varjenje se lahko izvede s taljenjem kovine ali brez te tehnološke značilnosti postopka. Z uporovnim varjenjem lahko spajamo kovinske elemente, katerih presek je v razponu od 1 do 19 mm, največkrat pa se uporablja uporovno varjenje, saj bo poraba elektrodnega materiala bistveno manjša, končna povezava pa veliko večja. vzdržljiv. To varjenje se uporablja pri opravljanju precej natančnega dela, na primer v procesu izdelave tirnic za ustvarjanje železniške proge.

Značilnosti uporovnega točkovnega varjenja

Ta tehnologija je kot nalašč za povezovanje kovinskih elementov med seboj, povezava pa se izvaja tako na eni kot na več točkah teh obdelovancev. Izredno priljubljen je ne le v industriji (zlasti se pogosto uporablja v kmetijstvu, pri gradnji letal, avtomobilskem prometu itd.), ampak tudi v vsakdanjem življenju.

Načelo delovanja te metode je precej preprosto: električni tok pri prehodu skozi dele, ki so v neposrednem stiku drug z drugim, močno segreje njihove robove. Ogrevanje je tako močno, da se kovina začne hitro topiti, obdelovanci pa se takoj stisnejo s precejšnjo silo. Kot rezultat tega nastane varjeni spoj.

Oprema, zasnovana za uporabo te tehnologije, je zasnovana za povezovanje pločevine, palic in drugih kovinskih izdelkov. Glavne prednosti te metode so naslednje:

Odsotnost zvarjenega spoja v tradicionalnem smislu;
Ni potrebe po uporabi polnilnega materiala, plina ali talila;
Oprema je zelo enostavna za uporabo;
Hitrost dela je precej visoka.

Glavna in edina pomanjkljivost te metode je, da je šiv popolnoma nezatesnjen.

Iz česa so izdelane elektrode za uporovno varjenje?

Material, iz katerega bodo izdelane elektrode, je izbran glede na zahteve za pogoje delovanja izdelka. Omeniti velja, da morajo biti elektrode sposobne prenesti stiskanje, temperaturne spremembe, izpostavljenost visokim temperaturam in stres, ki se bo ustvaril v sami elektrodi, ki je pod resno obremenitvijo.

Da bi bili izdelki najvišje kakovosti, je potrebno, da elektroda ohrani prvotno obliko delovne površine, ki bo v neposrednem stiku z deli, ki jih povezujemo. Taljenje tega potrošnega materiala pospeši njegovo obrabo.

Običajno se baker vzame kot glavni element, dodajo pa se mu drugi elementi - magnezij, kadmij, srebro, bor itd. Rezultat je material, ki se odlično upira tudi zelo močnim fizičnim obremenitvam. Elektrode s prevleko iz volframa ali molibdena se med delovanjem praktično ne obrabijo, zato so v zadnjem času pridobile največjo priljubljenost. Ne morejo pa se uporabljati za varjenje izdelkov iz aluminija in drugih materialov z mehko strukturo.

Elektrode za uporovno varjenje so namenjene dovajanju toka v elemente, njihovemu stiskanju in odvajanju nastale toplote. Ta del je eden najpomembnejših v opremi, saj je sposobnost obdelave enote odvisna od njegove oblike. Stabilnost elektrode določa raven kakovosti varjenja in trajanje neprekinjenega delovanja. Elektrode so lahko oblikovane ali ravne. Proizvodnja elementov neposrednega tipa je urejena v standardu GOST 14111–77.

Za oblikovane dele je značilno, da je njihova os zamaknjena glede na stožec (sedilno površino). Uporabljajo se za varjenje sklopov in elementov kompleksnih oblik, ki so težko dostopni.

Značilnosti oblikovanja

Elektrode za uporovno varjenje so sestavljene iz cilindričnega dela, delovnega dela in pristajalnega dela. V notranji votlini elementa je poseben kanal, ki je namenjen dovajanju vode, ki hladi električni nosilec.

Delovni del ima sferično ali ravno površino. Njegov premer je izbran v skladu z debelino izdelkov, ki se obdelujejo, in uporabljenim materialom. Trdnost elektrode zagotavlja srednji del.

Pristajalni del mora imeti stožčasto obliko, da je del varno pritrjen v električnem držalu. Obdelovati ga je treba z najmanj razredom čistosti 7.

Na lastnosti delov po meri vpliva razdalja od samega dna hladilnega kanala do delovnega roba: življenjska doba, stabilnost itd. Če je ta razdalja majhna, bo element ohlajen veliko učinkoviteje, vendar bo lahko prenesel veliko manjše število brušenj.

V bakrene dele so nameščeni vložki na osnovi molibdena in volframa. Tako izdelani izdelki se uporabljajo za varjenje eloksiranega ali pocinkanega jekla.

Materiali za proizvodnjo

Stabilnost elektrod je sposobnost elementov, da ne izgubijo svoje oblike in velikosti ter se uprejo prenosu materiala z varjenih elementov in elektrod. Ta indikator je odvisen od materiala in zasnove varilne elektrode ter delovnih pogojev in načina. Obraba delov je odvisna od lastnosti delovnega orodja (kot obdelovalne površine, premer, material itd.). Taljenje, prekomerno segrevanje, oksidacija med delovanjem elektrode v korozivnem in/ali vlažnem okolju, premik ali neusklajenost, deformacija stiskanja in drugi dejavniki znatno povečajo obrabo delovnih elementov.

Material orodja je treba izbrati v skladu z naslednjimi pravili:

Njegova raven električne prevodnosti bi morala biti primerljiva s čistim bakrom;
Učinkovita toplotna prevodnost;
Visoka stopnja mehanske odpornosti;
Enostaven za obdelavo z rezanjem ali visokim pritiskom;
Odpornost na ciklično segrevanje.

V primerjavi s 100% bakrom so njegove zlitine bolj odporne na mehanske obremenitve, zato se za tovrstne izdelke uporabljajo bakrove zlitine. Legiranje izdelka s cinkom, berilijem, kromom, magnezijem, cirkonijem ne zmanjša električne prevodnosti, ampak bistveno poveča trdnost, silicij, železo in nikelj pa povečajo njegovo trdoto.

Izbira

Pri izbiri primernih elektrod za točkovno varjenje je treba posebno pozornost nameniti velikosti in obliki delovnega elementa izdelka. Upoštevati morate tudi značilnosti materiala, ki ga obdelujete, njegovo debelino, obliko varilnih enot in način varjenja.

Orodja za uporovno varjenje imajo različne delovne površine:

Stanovanje;
Sferična.

Izdelki s sferično delovno površino niso posebej občutljivi na robove, zato se pogosto uporabljajo na visečih in radialnih instalacijah ter za oblikovane elektrode z upogibom. Proizvajalci iz Ruske federacije priporočajo to vrsto elektrod za obdelavo lahkih zlitin, saj pomagajo preprečiti nastanek spodrezkov in udrtin med točkovnim varjenjem. Toda to težavo lahko preprečite tudi z uporabo ravnih elektrod s povečanim koncem. In elektrode, opremljene s tečaji, lahko celo nadomestijo sferične elektrode, vendar so priporočljive za varjenje kovinskih plošč, katerih debelina ne presega enega in pol milimetra.

Dimenzije delovnega elementa orodja so izbrana glede na vrsto in debelino materialov, ki se obdelujejo. Rezultati študije, ki so jo izvedli strokovnjaki francoskega podjetja ARO, so pokazali, da je mogoče zahtevani premer izračunati po naslednji formuli:

del = 3 mm + 2t, kjer je "t" debelina plošč, ki jih je treba variti.

Zahtevani premer orodja je težje izračunati pri neenakomerni debelini pločevine, varjenju materialov različnih vrst in varjenju celega "paketa" elementov. Jasno je, da je treba za delo z deli različnih debelin izbrati premer izdelka glede na najtanjšo kovinsko pločevino.

Pri varjenju niza elementov je treba premer izbrati glede na debelino zunanjih elementov. Za varjenje materialov različnih vrst ima najmanjšo penetracijo kovinska zlitina z minimalno električno upornostjo. V tem primeru morate uporabiti napravo iz materiala s povečano toplotno prevodnostjo.

Visoka vzdržljivost elektrod in ustrezna kakovost varjenih točkovnih spojev sta nemogoča brez ustrezne nege elektrod. Od 3 do 10 % delovnega časa varilec porabi za vzdrževanje elektrod. Pravilna nega elektrod omogoča, da en par elektrod izvede 30 ... 100 tisoč varjenih točk, medtem ko je poraba elektrodne zlitine le 5 ... 20 g na tisoč varjenih točk.

Skrb za elektrode točkovnih strojev je sestavljena iz dveh operacij - odstranjevanja elektrod neposredno na stroju in ponovnega polnjenja odstranjene elektrode na stružnici ali posebnem stroju.

Pogostost snemanja je odvisna predvsem od materiala, ki ga varimo. Pri varjenju jekla z dobro pripravljeno površino lahko v nekaterih primerih brez čiščenja, v drugih pa se potrebno čiščenje opravi po več sto varjenih točkah. Pri varjenju aluminijevih zlitin je treba elektrode očistiti na 30...60 točkah, sicer se elektrodna kovina začne lepiti na varjeno kovino, kar moti varilni proces in poslabša korozijsko odpornost zvarnega spoja. Enak pojav opazimo pri varjenju drugih materialov z nizkim tališčem, kot je magnezij.

Odstranjevanje je treba izvesti tako, da dobite čisto površino elektrode, ne da bi odstranili veliko količino kovine. Za poenostavitev te operacije in olajšanje delovnih pogojev pri odstranjevanju elektrod se uporabljajo posebne naprave.

Najenostavnejša naprava je prikazana na sl. 1. Je lopatica z dvostranskimi vdolbinami, v katere se vstavi brusni papir. Lopatica se vstavi med stisnjene elektrode in z vrtenjem okoli osi elektrod očisti njihove stične površine.

riž. 1. Naprava za ročno odstranjevanje elektrod:

1 - koža; 2 - sferična vdolbina.

Namesto takšne lopatice lahko uporabite jekleno ploščo za čiščenje elektrod z ravno kontaktno površino ali kos gume za čiščenje elektrod s sferično delovno površino. Elektrode z ravno kontaktno površino se odstranjujejo istočasno ali izmenično, s sferično kontaktno površino - istočasno, z majhno tlačno silo. Po čiščenju sledi abrazivnega prahu odstranimo s suho krpo.

Želja po mehanizaciji postopka čiščenja kontaktne površine elektrod je privedla do ustvarjanja naprav z električnim ali pnevmatskim pogonom. Na sl. Slika 2 prikazuje pnevmatski stroj za odstranjevanje elektrod.

riž. 2. Kotni pnevmatski stroj za odstranjevanje elektrod

Potreba po čiščenju kontaktne površine se določi vizualno glede na stanje površine izdelka, ki ga varimo, vendar so znani poskusi določitve trenutka čiščenja s posebnimi napravami.

S pomočjo programskega krmiljenja se ne nastavi samo enota, ki jo je treba variti, varilni tok in čas varjenja, temveč se tudi signalizira, da je treba odstraniti elektrode.

Predlagano je določiti trenutek odstranjevanja elektrod s primerjavo svetlosti svetlobnega žarka, ki se odbije od kontaktne površine elektrode, s svetlostjo žarka, ki se odbije od površine standarda. Ta metoda omogoča tudi zaustavitev postopka varjenja pod vplivom signala, katerega velikost se poveča, ko je delovna površina elektrode onesnažena.

Ponovno polnjenje delovnega dela obrabljene elektrode za povrnitev prvotne oblike je možno na več načinov. Najmanj kakovostno je polnjenje s fino pilo. Za te namene je priporočljivo uporabiti posebna polnila. Primer ročnega polnjenja je prikazan na sl. 3.

riž. 3. Ročno polnjenje elektrod:

1 - telo; 2 - vijaki. 3 - sekalci; 4 - ročaj.

Priporočljiva je tudi uporaba posebnih pnevmatskih polnilnikov, opremljenih s končnim rezkalnikom, katerega profil rezalnega dela ustreza profilu delovnega dela elektrode. Poseben rezalnik je vstavljen v vpenjalno glavo običajnega ročnega vrtalnika in vam omogoča hkratno obdelavo stožčaste in ravne površine delovnega dela elektrode.

Dober način za navijanje elektrod je, da jih navijete na stružnici in preverite dimenzije s šablono.

Za veliko število elektrod, ki jih je treba ponovno napolniti, je priporočljiva uporaba posebnih strojev, kot je npr

Za hitro menjavo elektrod brez poškodb je priporočljiva uporaba elektrod s ploščami na ključ ali uporaba posebnih snemalcev.

Najenostavnejši snemalnik (slika 4) je vijačna sponka posebne izvedbe.

riž. 4. Snemalnik najpreprostejše izvedbe:

1 - telo; 2 - matrice; 3 - vpenjalni vijak.

Obnavljanje obrabljenih elektrod za točkovno varjenje še ni bilo v praksi. Nedavno je bila razvita tehnologija za obnovo elektrod strojev za točkovno varjenje z obločnim navarjanjem. Trdota, električna prevodnost in vzdržljivost obnovljenih elektrod ustrezajo lastnostim elektrod iz palic. Uporaba metode obnove elektrod z navarjanjem samo za en večtočkovni stroj omogoča prihranek do 500 kg brona na leto.

Varjenje v okolju z zaščitnim plinom (helij ali argon) zahteva volframove elektrode, ki so razvrščene kot nepotrošni materiali. Zaradi svoje ognjevzdržnosti lahko volframova elektroda prenese visoke temperature in dolgo neprekinjeno življenjsko dobo. Trenutno ima ta varilni material precej obsežno klasifikacijo, kjer je precej veliko število vrst, razdeljenih po blagovnih znamkah.

Označevanje in značilnosti volframovih elektrod

Označevanje volframovih elektrod določajo mednarodni standardi. Zato jih je enostavno izbrati za potreben namen v kateri koli državi, ne glede na to, kje ste. To je oznaka, ki odraža vrsto izbrane elektrode in njeno kemično sestavo.

Oznaka se začne s črko "W", ki pomeni sam volfram. V svoji čisti obliki je kovina prisotna v izdelku, vendar značilnosti takšne elektrode niso zelo visoke, ker je preveč ognjevzdržna. Legirni dodatki pomagajo izboljšati varilne lastnosti.

Palica iz čistega volframa je označena z "WP". Konica palice je zelena. Lahko rečemo, da spada v kategorijo volframovih elektrod za varjenje aluminija in bakra z izmeničnim tokom. Vsebnost volframa v zlitini ni manjša od 99,5%. Slabost: omejitve toplotne obremenitve. Zato je volframova elektroda (njen konec) "WP" nabrušena v obliki krogle.
"C" je cerijev oksid. Palica s sivo konico. Prav ta dodatek omogoča uporabo elektrode pri delu s katero koli vrsto toka (enosmernim ali izmeničnim) in ohranja stabilen oblok tudi pri nizkem toku. Vsebnost - 2%. Mimogrede, cerij je edini neradioaktivni material iz serije redkih zemeljskih kovin.
"T" - torijev dioksid. Palica z rdečo konico. Takšne elektrode se uporabljajo za varjenje barvnih kovin, nizkolegiranih in ogljikovih jekel ter nerjavnega jekla. To je pogosto uporabljena elektroda pri varjenju z argonom. Ima eno pomanjkljivost - radioaktivnost torija, zato je priporočljivo izvajati varjenje na odprtih območjih in v dobro prezračenih prostorih. Varilec mora upoštevati varnostne ukrepe. Upoštevajte, da torirane volframove elektrode za argonsko obločno varjenje dobro držijo svojo obliko pri najvišjih tokovih. Tudi blagovna znamka "WP" (čisti volfram) se ne more spopasti s takšnimi obremenitvami. Vsebnost - 2%.
"Y" - itrijev dioksid. Palica s temno modro konico. Običajno se uporablja za varjenje kritičnih konstrukcij iz različnih kovin: titana, bakra, nerjavnega jekla, ogljikovih in nizkolegiranih jekel. Delo se izvaja samo na enosmernem toku (ravna polarnost). Dodatek itrija poveča stabilnost katodne pege na koncu same elektrode. Ravno to je razlog, da lahko deluje v precej širokem območju varilnega toka. Vsebnost - 2%.
"Z" - cirkonijev oksid. Palica z belo konico. Uporablja se za argonsko varjenje aluminija in bakra z izmeničnim tokom. Ta vrsta elektrod zagotavlja zelo stabilen oblok. Hkrati je element precej zahteven glede čistoče zvarnega spoja. Vsebnost - 0,8%.
"L" - lantanov oksid. Tukaj sta dva položaja: WL-15 in WL-20. Prva palica ima zlato konico, druga pa modro. Varjenje z volframovo elektrodo z dodatkom lantanovega oksida omogoča uporabo izmeničnega in enosmernega toka. Tukaj dodajmo enostavnost zagona obloka (začetnega in med ponovnim vžigom), ta tip ima najmanjšo obrabo na koncu palice, stabilen oblok pri najvišjih tokovnih stopnjah, nizko nagnjenost k pregorevanju in obremenitev - nosilnost je dvakrat večja kot pri palici iz čistega volframa. Vsebnost lantanovega oksida v WL-15 je 1,5 %, v WL-20 pa 2 %.

Razvrstitev za digitalno označevanje je naslednja. Prve številke za črkami označujejo vsebnost legirnih dodatkov v zlitini. Druga skupina številk, ločena od prve z vezajem, je dolžina volframove palice. Najpogostejša velikost je 175 mm. Toda na trgu lahko najdete tudi dolžine 50 mm, 75 in 150. Na primer, WL-15-75 je elektroda z lantanovim oksidom, ki vsebuje 1,5% dodatka. Dolžina palice – 75 mm. Njena konica je zlata.

Metode za ostrenje volframovih elektrod

Brušenje volframovih elektrod je najpomembnejša komponenta pravilno izvedenega varilnega postopka. Zato vsi varilci, ki se ukvarjajo z varjenjem v okolju argona, to operacijo izvajajo zelo previdno. Oblika konice določa, kako pravilno se bo porazdelila energija, ki se prenaša z elektrode na obe kovini, ki ju varimo, in kakšen bo tlak obloka. Od teh dveh parametrov bo odvisna oblika in velikost območja penetracije zvara ter s tem njegova širina in globina.

Pozor! Parametri in oblika ostrenja so izbrani glede na vrsto uporabljene elektrode in parametre dveh kovinskih obdelovancev, ki ju varimo.

Delovni konec elektrod WP, WL je krogla (krogla).
Na WT naredijo tudi konveksnost, vendar majhnega radija. Namesto tega preprosto označujejo okroglost elektrode.
Druge vrste so nabrušene na stožec.

Pri varjenju aluminijastega spoja se na elektrodi sama oblikuje krogla. Zato pri varjenju aluminija ni treba brusiti elektrode.

Katere napake pri ostrenju lahko vodijo do česa?

Širina ostrenja se zelo razlikuje od običajne, to pomeni, da je lahko zelo široka ali zelo ozka. V tem primeru se verjetnost okvare zvara močno poveča.
Če se izvaja asimetrično ostrenje, potem to zagotavlja odklon varilnega obloka na eno stran.
Kot ostrenja je preoster - življenjska doba elektrode se zmanjša.
Kot ostrenja je preveč top - globina preboja zvara se zmanjša.
Oznake, ki jih pusti abrazivno orodje, niso vzdolž osi palice. Dobite učinek, kot je tavanje loka. To pomeni, da je moteno stabilno in enakomerno zgorevanje varjenega loka.

Mimogrede, obstaja preprosta formula, ki določa dolžino ostrega območja. Je enak premeru palice, pomnoženemu s konstantnim faktorjem 2,5. Obstaja tudi tabela, ki označuje razmerje med premerom elektrod in dolžino ostrega konca.

Konec volframove palice morate izostriti navzkrižno, kot svinčnik. Ostrite ga lahko z električnim brusnim papirjem ali brusilnikom. Za enakomerno odstranitev kovine po celotnem območju ostrenja lahko palico pritrdite v vpenjalno glavo. In ga zavrtite pri nizkih vrtljajih električnega orodja.

Trenutno proizvajalci posebne električne opreme ponujajo stroj za ostrenje neuporabnih volframovih elektrod. Priročna in natančna možnost za visokokakovostno ostrenje. Stroj vključuje:

Diamantni disk.
Filter za zbiranje prahu.
Nastavitev števila vrtljajev delovne gredi.
Nastavitev kota ostrenja. Ta parameter se giblje med 15-180°.

Raziskave za iskanje optimalnega kota ostrenja se izvajajo nenehno. En raziskovalni inštitut je izvedel test, pri katerem so WL volframovo elektrodo preizkusili glede kakovosti zvara z ostrenjem pod različnimi koti. Naenkrat je bilo izbranih več kotnih dimenzij: od 17 do 60 °.

Določeni so bili natančni parametri postopka varjenja:

Varjeni sta bili dve pločevini iz nerjavečega jekla debeline 4 mm.
Varilni tok - 120 amperov.
Hitrost - 10 m/h.
Položaj varjenja je nižji.
Pretok inertnega plina – 6 l/min.

Rezultati poskusa so naslednji. Popoln šiv je bil dosežen, ko je bila uporabljena palica z ostrenim kotom 30°. Pri kotu 17° je bila oblika zvara stožčasta. Hkrati je bil sam postopek varjenja nestabilen. Življenjska doba rezalne elektrode se je zmanjšala. Pri velikih kotih ostrenja se je spremenila tudi slika varilnega procesa. Pri 60° se širina šiva poveča, globina pa se zmanjša. In čeprav se je sam postopek varjenja stabiliziral, ga ni mogoče imenovati visokokakovosten.

Kot lahko vidite, ima kot ostrenja pomembno vlogo v procesu varjenja. Ni pomembno, ali se uporabljajo elektrode iz nerjavečega jekla, jekla ali bakra. V vsakem primeru morate palico pravilno nabrusiti, saj so lahko posledice zelo negativne. Opis palic po barvi in kemičnih lastnostih pomaga narediti pravo izbiro in hkrati izbrati obliko ostrenja.