Material och design av elektroder för kontaktsvetsning. Anslutning av delar med hjälp av motståndspunktsvetsning

Punktsvetsning är en typ av motståndssvetsning. Med denna metod utförs uppvärmning av metallen till dess smälttemperatur av värme, som genereras när en stor elektrisk ström passerar från en del till en annan genom platsen för deras kontakt. Samtidigt med passagen av ström och en tid efter den komprimeras delarna, vilket resulterar i ömsesidig penetration och sammansmältning av uppvärmda områden av metallen.

Funktioner för motståndspunktsvetsning är: kort svetstid (från 0,1 till flera sekunder), hög svetsström (mer än 1000A), låg spänning i svetskretsen (1-10V, vanligtvis 2-3V), betydande kraft som komprimerar svetsplatsen (från flera tiotals till hundratals kg), en liten smältzon.

Punktsvetsning används oftast för överlappande plåtarbetsstycken och mindre ofta för svetsstångsmaterial. Utbudet av tjocklekar som svetsas av den sträcker sig från några mikrometer till 2-3 cm, men oftast varierar tjockleken på den svetsade metallen från tiondelar till 5-6 mm.

Förutom punktsvetsning finns det andra typer av motståndssvetsning (stum, söm etc.), men punktsvetsning är vanligast. Det används inom fordonsindustrin, konstruktion, radioelektronik, flygplanstillverkning och många andra industrier. I synnerhet under konstruktionen av moderna flygplan produceras flera miljoner svetspunkter.

Välförtjänt popularitet

Den stora efterfrågan på punktsvetsning beror på en rad fördelar som den har. Dessa inkluderar: inget behov av svetsmaterial (elektroder, tillsatsmaterial, flussmedel etc.), smärre restdeformationer, enkelhet och bekvämlighet att arbeta med svetsmaskiner, snygga anslutningar (nästan ingen svets), miljövänlighet, kostnadseffektivitet, känslighet för enkel mekanisering och automatisering, hög produktivitet. Automatiska punktsvetsare kan utföra upp till flera hundra svetscykler (svetsade punkter) per minut.

Nackdelar inkluderar bristen på tätning av sömmen och spänningskoncentrationen vid svetspunkten. Dessutom kan det senare reduceras avsevärt eller till och med elimineras med hjälp av speciella tekniska metoder.

Sekvens av processer för motståndspunktsvetsning

Hela punktsvetsprocessen kan delas in i 3 steg.

Kompression av delar som orsakar plastisk deformation av mikrogrovheter i elektrod-del-del-elektrodkedjan.
Slå på en puls av elektrisk ström, vilket leder till uppvärmning av metallen, dess smältning i fogzonen och bildandet av en flytande kärna. När strömmen passerar ökar kärnan i höjd och diameter till sin maximala storlek. Bindningar bildas i metallens flytande fas. I detta fall fortsätter plastavsättningen av kontaktzonen till sin slutliga storlek. Kompression av delarna säkerställer bildandet av ett tätningsband runt den smälta kärnan, vilket förhindrar metall från att stänka ut från svetszonen.
Stänga av strömmen, kylning och kristallisation av metallen, slutar med bildandet av en gjuten kärna. Vid kylning minskar metallens volym och restspänningar uppstår. De senare är ett oönskat fenomen som bekämpas på olika sätt. Kraften som komprimerar elektroderna frigörs med viss fördröjning efter att strömmen stängts av. Detta ger de nödvändiga förutsättningarna för bättre kristallisation av metallen. I vissa fall, i slutskedet av motståndspunktsvetsning, rekommenderas det till och med att öka klämkraften. Det ger smide av metall, eliminerar inhomogeniteter i sömmen och lindrar stress.

Vid nästa cykel upprepas allt igen.

Grundläggande parametrar för motståndspunktsvetsning

Huvudparametrarna för motståndspunktsvetsning inkluderar: styrkan hos svetsströmmen (I SV), varaktigheten av dess puls (t SV), elektrodernas kompressionskraft (F SV), dimensionerna och formen på arbetsytorna på elektroderna (R - för en sfärisk form, d E - för en platt form). För bättre klarhet i processen presenteras dessa parametrar i form av ett cyklogram som återspeglar deras förändring över tiden.

Det finns hårda och mjuka svetslägen. Den första kännetecknas av hög ström, kort varaktighet av strömpulsen (0,08-0,5 sekunder beroende på metallens tjocklek) och hög kompressionskraft hos elektroderna. Den används för att svetsa koppar- och aluminiumlegeringar med hög värmeledningsförmåga, samt höglegerade stål för att bibehålla sin korrosionsbeständighet.

I det mjuka läget värms arbetsstyckena upp jämnare med en relativt låg ström. Varaktigheten av svetspulsen sträcker sig från tiondelar till flera sekunder. Mjuka lägen visas för stål som är benägna att härda. I grund och botten är det mjuka lägen som används för motståndspunktsvetsning hemma, eftersom kraften hos enheterna i det här fallet kan vara lägre än för hård svetsning.

Mått och form på elektroderna. Med hjälp av elektroder sker direktkontakt av svetsmaskinen med de delar som svetsas. De levererar inte bara ström till svetszonen, utan överför också tryckkraft och tar bort värme. Elektrodernas form, storlek och material är de viktigaste parametrarna för punktsvetsmaskiner.

Beroende på deras form är elektroderna indelade i raka och formade. De första är de vanligaste, de används för att svetsa delar som tillåter fri åtkomst av elektroder till det svetsade området. Deras dimensioner är standardiserade av GOST 14111-90, som anger följande diametrar på elektrodstavar: 10, 13, 16, 20, 25, 32 och 40 mm.

Beroende på formen på arbetsytan finns det elektroder med plana och sfäriska spetsar, kännetecknade av diameter (d) respektive radie (R) värden. Elektrodens kontaktyta med arbetsstycket beror på värdena på d och R, vilket påverkar kärnans strömtäthet, tryck och storlek. Elektroder med en sfärisk yta har större hållbarhet (de kan göra fler punkter innan skärpning) och är mindre känsliga för förvrängningar under installationen än elektroder med en plan yta. Därför rekommenderas det att tillverka elektroder som används i klämmor med en sfärisk yta, samt formade elektroder som fungerar med stora avböjningar. Vid svetsning av lätta legeringar (till exempel aluminium, magnesium) används endast elektroder med en sfärisk yta. Användningen av elektroder med platt yta för detta ändamål resulterar i alltför stora fördjupningar och underskärningar på ytan av spetsarna och ökade mellanrum mellan delarna efter svetsning. Dimensionerna på elektrodernas arbetsyta väljs beroende på tjockleken på metallerna som svetsas. Det bör noteras att elektroder med en sfärisk yta kan användas i nästan alla fall av punktsvetsning, medan elektroder med en plan yta mycket ofta inte är tillämpliga.

* - i den nya GOST, istället för en diameter på 12 mm, introducerades 10 och 13 mm.

Elektrodernas landningsdelar (ställen anslutna till den elektriska hållaren) måste säkerställa tillförlitlig överföring av den elektriska impulsen och klämkraften. De är ofta gjorda i form av en kon, även om det finns andra typer av anslutningar - längs en cylindrisk yta eller tråd.

Materialet i elektroderna är mycket viktigt, bestämmer deras elektriska motstånd, värmeledningsförmåga, värmebeständighet och mekaniska hållfasthet vid höga temperaturer. Under drift värms elektroderna upp till höga temperaturer. Det termocykliska driftsättet, tillsammans med en mekanisk variabel belastning, orsakar ökat slitage på elektrodernas arbetsdelar, vilket resulterar i en försämring av anslutningarnas kvalitet. För att säkerställa att elektroderna klarar tuffa driftsförhållanden är de gjorda av speciella kopparlegeringar som har värmebeständighet och hög elektrisk och termisk ledningsförmåga. Ren koppar kan också fungera som elektroder, men den har låg hållbarhet och kräver frekvent omslipning av arbetsdelen.

Svetsströmstyrka. Svetsströmstyrka (I SV) är en av huvudparametrarna för punktsvetsning. Inte bara mängden värme som frigörs i svetszonen beror på den, utan också gradienten av dess ökning över tiden, dvs. uppvärmningshastighet. Dimensionerna på den svetsade kärnan (d, h och h 1) beror också direkt på I SV, vilket ökar i proportion till ökningen av I SV.

Det bör noteras att strömmen som flyter genom svetszonen (I SV) och strömmen som flyter i svetsmaskinens sekundärkrets (I 2) skiljer sig från varandra - och ju större, desto mindre är avståndet mellan svetspunkterna. . Anledningen till detta är shuntströmmen (Iw), som flyter utanför svetszonen - inklusive genom tidigare genomförda punkter. Således måste strömmen i svetskretsen för enheten vara större än svetsströmmen med mängden shuntström:

I 2 = I NE + I w

För att bestämma styrkan på svetsströmmen kan du använda olika formler som innehåller olika empiriska koefficienter som erhållits experimentellt. I de fall där en exakt bestämning av svetsströmmen inte krävs (vilket oftast är fallet), tas dess värde från tabeller sammanställda för olika svetslägen och olika material.

Att öka svetstiden tillåter svetsning med strömmar som är mycket lägre än de som anges i tabellen för industriella enheter.

Svetsningstid. Svetstid (tSW) avser varaktigheten av strömpulsen när en svetspunkt utförs. Tillsammans med strömstyrkan bestämmer den mängden värme som frigörs i anslutningsområdet när en elektrisk ström passerar genom den.

Med en ökning av t SV ökar inträngningen av delar och dimensionerna på den smälta metallkärnan (d, h och h 1) ökar. Samtidigt ökar värmeavlägsnandet från smältzonen, delar och elektroder värms upp och värme försvinner i atmosfären. När en viss tid uppnås kan ett jämviktstillstånd uppstå där all tillförd energi avlägsnas från svetszonen utan att öka inträngningen av delar och storleken på kärnan. Därför är det bara tillrådligt att öka t SV upp till en viss punkt.

Vid exakt beräkning av svetspulsens varaktighet måste många faktorer beaktas - tjockleken på delarna och storleken på svetspunkten, smältpunkten för metallen som svetsas, dess sträckgräns, värmeackumuleringskoefficient, etc. Det finns komplexa formler med empiriska beroenden, som vid behov utför beräkningar.

I praktiken tas svetstiden oftast från tabeller, justerar de accepterade värdena i en eller annan riktning, om nödvändigt, beroende på de erhållna resultaten.

Kompressionskraft. Kompressionskraften (F SV) påverkar många processer av motståndspunktsvetsning: de plastiska deformationerna som uppstår i fogen, frigöringen och omfördelningen av värme, kylningen av metallen och dess kristallisering i kärnan. Med en ökning av FSW ökar deformationen av metallen i svetszonen, strömtätheten minskar och det elektriska motståndet i elektrod-del-elektrodsektionen minskar och stabiliseras. Förutsatt att kärndimensionerna förblir oförändrade, ökar styrkan hos de svetsade punkterna med ökande kompressionskraft.

Vid svetsning under hårda förhållanden används högre värden på F SV än vid mjuksvetsning. Detta beror på det faktum att med ökande styvhet ökar kraften hos strömkällor och penetrationen av delar, vilket kan leda till bildandet av stänk av smält metall. En stor kompressionskraft är just avsedd att förhindra detta.

Som redan nämnts, för att smida svetspunkten för att lindra stress och öka kärnans densitet, ger tekniken för motståndspunktsvetsning i vissa fall en kortvarig ökning av kompressionskraften efter att den elektriska pulsen stängts av . Cyklogrammet i det här fallet ser ut så här.

När man tillverkar de enklaste motståndssvetsmaskinerna för hemmabruk finns det liten anledning att göra exakta beräkningar av parametrar. Ungefärliga värden för elektroddiameter, svetsström, svetstid och kompressionskraft kan hämtas från tabeller som finns tillgängliga i många källor. Du behöver bara förstå att uppgifterna i tabellerna är något överskattade (eller underskattade, om du tar hänsyn till svetstiden) jämfört med de som är lämpliga för hemenheter, där mjuka lägen vanligtvis används.

Förbereda delar för svetsning

Ytan på delar i kontaktområdet mellan delar och vid kontaktpunkten med elektroder rengörs från oxider och andra föroreningar. Om rengöringen är dålig ökar effektförlusterna, kvaliteten på anslutningarna försämras och slitaget på elektroderna ökar. Inom motståndspunktsvetsteknik används sandblästring, smärgelhjul och metallborstar för att rengöra ytan, samt etsning i speciallösningar.

Höga krav ställs på ytkvaliteten på delar av aluminium och magnesiumlegeringar. Syftet med att förbereda ytan för svetsning är att ta bort, utan att skada metallen, en relativt tjock film av oxider med högt och ojämnt elektriskt motstånd.

Punktsvetsutrustning

Skillnaderna mellan befintliga typer av punktsvetsmaskiner bestäms huvudsakligen av typen av svetsström och formen på dess puls, som produceras av deras elektriska kraftkretsar. Enligt dessa parametrar är motståndspunktsvetsutrustning indelad i följande typer:

AC-svetsmaskiner;
lågfrekventa punktsvetsmaskiner;
maskiner av kondensatortyp;
DC-svetsmaskiner.

Var och en av dessa typer av maskiner har sina egna fördelar och nackdelar i tekniska, tekniska och ekonomiska aspekter. De mest använda maskinerna är AC-svetsmaskiner.

AC motstånd punktsvetsmaskiner. Det schematiska diagrammet för AC-punktsvetsmaskiner visas i figuren nedan.

Spänningen vid vilken svetsning utförs bildas av nätspänningen (220/380V) med hjälp av en svetstransformator (TS). Tyristormodulen (CT) säkerställer anslutningen av transformatorns primärlindning till matningsspänningen under den tid som krävs för att bilda en svetspuls. Med hjälp av modulen kan du inte bara styra svetstidens varaktighet, utan också reglera formen på den tillförda pulsen genom att ändra tyristorernas öppningsvinkel.

Om primärlindningen inte är gjord av en, utan av flera lindningar, kan du genom att ansluta dem i olika kombinationer med varandra ändra transformationsförhållandet och få olika värden på utspänningen och svetsströmmen på sekundärlindningen.

Förutom krafttransformatorn och tyristormodulen har AC-motståndspunktsvetsmaskiner en uppsättning kontrollutrustning - en strömförsörjning för styrsystemet (step-down transformator), reläer, logiska styrenheter, kontrollpaneler, etc.

Kondensator svetsning. Kärnan i kondensatorsvetsning är att elektrisk energi till en början ackumuleras relativt långsamt i kondensatorn när den laddas och sedan förbrukas mycket snabbt, vilket genererar en stor strömpuls. Detta gör att svetsning kan utföras samtidigt som den förbrukar mindre ström från nätverket jämfört med konventionella punktsvetsare.

Utöver denna huvudsakliga fördel har kondensatorsvetsning andra. Med den finns det en konstant, kontrollerad energiförbrukning (det som har ackumulerats i kondensatorn) per svetsfog, vilket säkerställer stabiliteten i resultatet.

Svetsning sker på mycket kort tid (hundradelar och till och med tusendelar av en sekund). Detta ger koncentrerad värmeavgivning och minimerar den värmepåverkade zonen. Den senare fördelen gör att den kan användas för svetsning av metaller med hög elektrisk och termisk ledningsförmåga (koppar och aluminiumlegeringar, silver, etc.), såväl som material med kraftigt olika termofysiska egenskaper.

Styv kondensatormikrosvetsning används inom elektronikindustrin.

Mängden energi lagrad i kondensatorer kan beräknas med formeln:

W = C U2/2

där C är kondensatorns kapacitans, F; W - energi, W; U är laddningsspänningen, V. Genom att ändra resistansvärdet i laddningskretsen regleras laddningstid, laddningsström och effekt som förbrukas från nätet.

Defekter i motståndspunktsvetsning

När den utförs med hög kvalitet har punktsvetsning hög hållfasthet och kan säkerställa produktens funktion för en lång livslängd. När strukturer anslutna med flerpunkts, flerrads punktsvetsning förstörs, sker förstörelsen som regel längs basmetallen och inte vid svetspunkterna.

Kvaliteten på svetsningen beror på den erfarenhet som vunnits, vilket huvudsakligen handlar om att bibehålla den erforderliga varaktigheten av strömpulsen baserat på visuell observation (efter färg) av svetspunkten.

En korrekt utförd svetspunkt är placerad i mitten av fogen, har en optimal storlek på den gjutna kärnan, innehåller inga porer och inneslutningar, har inga yttre eller inre stänk och sprickor och skapar inte stora spänningskoncentrationer. När en dragkraft appliceras sker förstörelsen av strukturen inte längs den gjutna kärnan, utan längs basmetallen.

Punktsvetsdefekter är indelade i tre typer:

avvikelser av den gjutna zonens dimensioner från de optimala, förskjutning av kärnan i förhållande till sammanfogningen av delar eller elektrodernas position;
brott mot metallkontinuitet i anslutningszonen;
förändring av egenskaperna (mekaniska, korrosionsskyddande, etc.) hos metallen i svetspunkten eller områden som gränsar till den.

Den farligaste defekten anses vara frånvaron av en gjuten zon (brist på penetration i form av ett "lim"), där produkten kan motstå belastningen vid en låg statisk belastning, men förstörs under inverkan av en variabel belastning och temperaturfluktuationer.

Styrkan i anslutningen minskar också när det finns stora bucklor från elektroderna, brott och sprickor i överlappskanten samt metallstänk. Som ett resultat av att den gjutna zonen kommer upp till ytan, reduceras de korrosionsskyddande egenskaperna hos produkterna (om sådana finns).

Brist på penetration, helt eller delvis, otillräckliga dimensioner av den gjutna kärnan. Möjliga orsaker: svetsströmmen är låg, kompressionskraften är för hög, elektrodernas arbetsyta är utsliten. Otillräcklig svetsström kan orsakas inte bara av dess låga värde i maskinens sekundära krets, utan också av att elektroden berör profilens vertikala väggar eller av för nära avstånd mellan svetspunkterna, vilket leder till en stor shuntström.

Defekten upptäcks genom extern inspektion, lyft av kanterna på delar med en stans, ultraljud och strålningsinstrument för svetskvalitetskontroll.

Yttre sprickor. Orsaker: för hög svetsström, otillräcklig kompressionskraft, brist på smideskraft, förorenad yta på delar och/eller elektroder, vilket leder till en ökning av delarnas kontaktmotstånd och ett brott mot svetstemperaturregimen.

Defekten kan upptäckas med blotta ögat eller med förstoringsglas. Kapillärdiagnostik är effektivt.

Revor i varvkanterna. Orsaken till denna defekt är vanligtvis en - svetspunkten är placerad för nära delens kant (otillräcklig överlappning).

Det upptäcks genom extern inspektion - genom ett förstoringsglas eller med blotta ögat.

Djupa bucklor från elektroden. Möjliga orsaker: för liten storlek (diameter eller radie) på elektrodens arbetsdel, för hög smideskraft, felaktigt installerade elektroder, för stora dimensioner av det gjutna området. Det senare kan vara en följd av att svetsströmmen eller pulslängden överskrids.

Internt stänk (släpp av smält metall i springan mellan delarna). Orsaker: de tillåtna värdena för strömmen eller svetspulsens varaktighet överskrids - en för stor zon av smält metall har bildats. Kompressionskraften är låg - ett pålitligt tätningsband runt kärnan har inte skapats eller en luftficka har bildats i kärnan, vilket gör att smält metall rinner ut i springan. Elektroderna är felaktigt installerade (feljusterade eller skeva).

Bestäms av ultraljuds- eller radiografiska testmetoder eller extern inspektion (på grund av stänk kan ett gap bildas mellan delarna).

Externt stänk (metall kommer ut på delens yta). Möjliga orsaker: att slå på strömpulsen när elektroderna inte är komprimerade, svetsströmmen eller pulslängden är för hög, otillräcklig kompressionskraft, felinställning av elektroderna i förhållande till delarna, förorening av metallytan. De två sista orsakerna leder till ojämn strömtäthet och smältning av delens yta.

Fastställs genom extern besiktning.

Inre sprickor och håligheter. Orsaker: Ström- eller pulslängden är för hög. Ytan på elektroderna eller delarna är smutsig. Låg kompressionskraft. Saknad, sen eller otillräcklig smideskraft.

Krymphåligheter kan uppstå under kylning och kristallisation av metallen. För att förhindra att de uppstår är det nödvändigt att öka kompressionskraften och applicera smideskompression vid tidpunkten för kylning av kärnan. Defekter upptäcks med hjälp av radiografiska eller ultraljudstestmetoder.

Gjuten kärna är felinriktad eller oregelbundet formad. Möjliga orsaker: elektroder är felaktigt installerade, ytan på delarna rengörs inte.

Defekter upptäcks med hjälp av radiografiska eller ultraljudstestmetoder.

Brinna igenom. Orsaker: närvaron av ett gap i de monterade delarna, förorening av ytan på delarna eller elektroderna, frånvaro eller låg kompressionskraft hos elektroderna under strömpulsen. För att undvika genombränning bör ström endast appliceras efter att full kompressionskraft har anbringats. Fastställs genom extern besiktning.

Korrigering av defekter. Metoden för att korrigera defekter beror på deras natur. Det enklaste är upprepad punkt- eller annan svetsning. Det rekommenderas att skära eller borra ut det defekta området.

Om svetsning är omöjlig (på grund av oönskad eller otillåten uppvärmning av delen), i stället för den defekta svetspunkten, kan du sätta en nit genom att borra ut svetsplatsen. Andra korrigeringsmetoder används också - rengöring av ytan vid yttre stänk, värmebehandling för att lindra stress, uträtning och smide när hela produkten är deformerad.

När du använder innehållet på denna sida måste du lägga till aktiva länkar till denna sida, synliga för användare och sökrobotar.

Elektroder avsedda för kontaktsvetsning är gjorda av metallstänger, vars diameter sträcker sig från 12 till 40 mm. Deras arbetsyta är antingen platt eller sfärisk. För att koppla samman arbetsstyckena till en ganska komplex struktur använder de elektroder som har en förskjuten yta - de så kallade skoprodukterna. Sådana produkter säkras med ett speciellt skaft med en kon på 1:10 eller 1:5.

Du kan också hitta elektroder till försäljning som har en cylindrisk yta, tack vare vilken de kommer att fixeras för att fungera i speciella strukturer med en konisk gänga. Utöver dem produceras produkter med en utbytbar arbetsdel - den installeras på konen med hjälp av en standard kopplingsmutter eller helt enkelt pressad.

Elektroder för motståndssvetsning av lättnadstyp i sin form kommer direkt att bero på anslutningsmetoden och produktens slutliga form. I de flesta fall spelar storleken på arbetsytan på en given elektrod ingen speciell roll. Detta beror på att kontaktytan och den valda svetsströmmen direkt beror på vilken form arbetsstyckena kommer att ha vid kontaktpunkterna.

Det finns även elektroder för att ansluta element med mycket komplex topografi. Suturutrustning använder produkter som är en skiva med en plan arbetsyta. Dessutom kan dessa produkter till och med ha asymmetriska avfasningar. Sådana skivor fästs på utrustningen genom fanering eller pressning.

Inuti själva elektroderna finns det vissa hålrum genom vilka kylvätska kommer att cirkulera under svetsprocessen. Elektroder för motståndspunktsvetsning är solida, så i detta fall används den så kallade externa kylningen.

För att säkerställa att elektrodmaterialet förbrukas till ett minimum görs rullen utbytbar. Själva elektroden är gjord av en speciell legering baserad på en metall som koppar. Resultatet är en produkt som praktiskt taget inte har något motstånd mot elektrisk ström, är en utmärkt värmeledare och som är beständig även mot ganska höga temperaturer. Dessutom, när den är varm, kommer denna elektrod att behålla sin ursprungliga hårdhet, och interaktionen med arbetsstyckets metall kommer att vara minimal.

Typer av motståndssvetsutrustning

Huvudfunktionen hos denna teknik är anslutningen av arbetsstycken över hela området. Optimal uppvärmning uppnås genom återflöde med hjälp av en svetsmaskin. Men i vissa fall tillgriper de uppvärmning på grund av delens motstånd mot passage av elektrisk ström.

Motståndspunktsvetsning kan ske antingen med metallsmältning eller utan denna tekniska egenskap hos processen. Motståndssvetsning kan användas för att ansluta metallelement vars tvärsnitt är i intervallet från 1 till 19 mm, och i de flesta fall används motståndssvetsning, eftersom förbrukningen av elektrodmaterial kommer att vara betydligt lägre och den slutliga anslutningen är mycket mer hållbar. Denna svetsning används när man utför ganska exakt arbete, till exempel i processen att tillverka räls för att skapa ett järnvägsspår.

Funktioner av motståndspunktsvetsning

Denna teknik är perfekt för att koppla ihop metallelement, och anslutningen utförs både på en och på flera punkter på dessa arbetsstycken. Det är extremt populärt inte bara inom industrin (särskilt används det ofta inom jordbruket, vid konstruktion av flygplan, biltransporter och så vidare), utan också i vardagen.

Funktionsprincipen för denna metod är ganska enkel: elektrisk ström, när den passerar genom delar som är i direkt kontakt med varandra, värmer mycket upp sina kanter. Uppvärmningen är så stark att metallen snabbt börjar smälta, och arbetsstyckena komprimeras omedelbart med stor kraft. Som ett resultat av detta bildas en svetsfog.

Utrustning som är utformad för att använda denna teknik är utformad för att koppla samman plåtar, stavar och andra metallprodukter. De viktigaste fördelarna med denna metod är följande:

Frånvaro av en svetsfog i traditionell mening;
Det finns inget behov av att använda tillsatsmaterial, gas eller flussmedel;
Utrustningen är mycket enkel att använda;
Arbetshastigheten är ganska hög.

Den största och enda nackdelen med denna metod är att sömmen är helt oförseglad.

Vad är elektroder för motståndssvetsning gjorda av?

Materialet från vilket elektroderna kommer att tillverkas väljs beroende på kraven för produktens driftsförhållanden. Det är värt att notera att elektroderna måste kunna motstå kompression, temperaturförändringar, exponering för höga temperaturer och stress som kommer att genereras inuti själva elektroden, som är under allvarlig belastning.

För att produkterna ska vara av högsta kvalitet är det nödvändigt att elektroden behåller den ursprungliga formen på sin arbetsyta, som kommer att vara i direkt kontakt med de delar som ska anslutas. Smältning av detta förbrukningsmaterial påskyndar dess slitage.

Vanligtvis tas koppar som huvudelement, och andra element läggs till det - magnesium, kadmium, silver, bor och så vidare. Resultatet är ett material som utmärkt motstår även mycket svår fysisk påfrestning. Elektroder med volfram- eller molybdenbeläggning slits praktiskt taget inte ut under drift, varför de nyligen har fått störst popularitet. De kan dock inte användas för att svetsa produkter gjorda av aluminium och andra material med en mjuk struktur.

Elektroder för motståndssvetsning är utformade för att leverera ström till elementen, komprimera dem och ta bort den genererade värmen. Denna del är en av de viktigaste i utrustningen, eftersom förmågan att bearbeta enheten beror på dess form. Elektrodens stabilitet bestämmer nivån på svetskvalitet och varaktigheten av kontinuerlig drift. Elektroder kan vara formade eller raka. Produktionen av element av direkttyp regleras i standarden GOST 14111–77.

Formade delar kännetecknas av att deras axel är förskjuten i förhållande till konen (sittytan). De används för att svetsa sammansättningar och element av komplexa former som är svåra att nå.

Design egenskaper

Elektroder avsedda för motståndssvetsning inkluderar en cylindrisk del, en arbetsdel och en landningsdel. I elementets inre hålighet finns en speciell kanal, som är utformad för att leverera vatten som kyler den elektriska hållaren.

Arbetsdelen har en sfärisk eller plan yta. Dess diameter väljs i enlighet med tjockleken på de produkter som bearbetas och det material som används. Styrkan på elektroden säkerställs av mittdelen.

Landningsdelen måste ha en konisk form så att delen sitter säkert fast i den elektriska hållaren. Det måste bearbetas med en renhet av minst klass 7.

Egenskaper för anpassade delar påverkas av avståndet från botten av kylkanalen till arbetskanten: livslängd, stabilitet etc. Om detta avstånd är litet kommer elementet att kylas mycket mer effektivt, men det kommer att kunna motstå ett mycket mindre antal omslipningar.

Insatser baserade på molybden och volfram placeras inuti koppardelar. Produkter tillverkade på detta sätt används för svetsning av anodiserat eller galvaniserat stål.

Produktionsmaterial

Elektrodernas stabilitet är förmågan hos element att inte förlora sin form och storlek, samt att motstå överföring av material från svetsade element och elektroder. Denna indikator bestäms av svetselektrodens material och design, såväl som driftsförhållanden och läge. Slitage av delar beror på arbetsverktygets egenskaper (arbetsytans vinkel, diameter, material etc.). Smältning, överdriven uppvärmning, oxidation under drift av elektroden i en korrosiv och/eller fuktig miljö, förskjutning eller felinriktning, kompressionsdeformation och andra faktorer ökar avsevärt slitaget på arbetselement.

Verktygsmaterialet måste väljas i enlighet med följande regler:

Dess nivå av elektrisk ledningsförmåga bör vara jämförbar med ren koppar;
Effektiv värmeledningsförmåga;
Hög grad av mekaniskt motstånd;
Lätt att bearbeta genom skärning eller högt tryck;
Motstånd mot cyklisk uppvärmning.

Jämfört med 100 % koppar är dess legeringar mer motståndskraftiga mot mekaniska belastningar, vilket är anledningen till att kopparlegeringar används för sådana produkter. Att legera en produkt med zink, beryllium, krom, magnesium, zirkonium minskar inte den elektriska ledningsförmågan, men ökar styrkan avsevärt, och kisel, järn och nickel ökar dess hårdhet.

Val

I processen att välja lämpliga elektroder för punktsvetsning bör särskild uppmärksamhet ägnas åt storleken och formen på produktens arbetselement. Du bör också ta hänsyn till egenskaperna hos materialet som bearbetas, dess tjocklek, formen på svetsenheterna och svetsläget.

Motståndssvetsverktyg har olika arbetsytor:

Platt;
Sfärisk.

Produkter med en sfärisk arbetsyta är inte särskilt känsliga för avfasningar, varför de ofta används på hängande och radiella installationer, samt för formade elektroder med en avböjning. Tillverkare från Ryska federationen rekommenderar denna speciella typ av elektrod för bearbetning av lätta legeringar, eftersom de hjälper till att förhindra uppkomsten av underskärningar och bucklor under punktsvetsning. Detta problem kan dock också förhindras om du använder platta elektroder med en förstorad ände. Och elektroder utrustade med gångjärn kan till och med ersätta elektroder av sfärisk typ, men de rekommenderas för svetsning av metallplåt vars tjocklek inte överstiger en och en halv millimeter.

Mått på arbetselementet verktyg väljs i enlighet med typen och tjockleken på de material som bearbetas. Resultaten av en studie utförd av experter från det franska företaget ARO visade att den erforderliga diametern kan beräknas med hjälp av följande formel:

del = 3 mm + 2t, där "t" är tjockleken på plåtarna som ska svetsas.

Det är svårare att beräkna den erforderliga verktygsdiametern när tjockleken på plåtarna är ojämn, svetsar material av olika typer och svetsar ett helt "paket" av element. Det är tydligt att för att arbeta med delar av olika tjocklek måste produktens diameter väljas i förhållande till den tunnaste metallplåten.

Vid svetsning av en uppsättning element bör diametern väljas baserat på tjockleken på de yttre elementen. För svetsmaterial av olika slag har metallegeringen med minsta elektriska resistivitet minst penetration. I det här fallet bör du använda en enhet gjord av material med ökad värmeledningsförmåga.

Hög elektrodhållbarhet och rätt kvalitet på svetsade punktfogar är omöjliga utan korrekt skötsel av elektroderna. Från 3 till 10 % av en svetsares arbetstid går åt till elektrodunderhåll. Korrekt skötsel av elektroderna tillåter ett par elektroder att utföra 30...100 tusen svetspunkter, medan förbrukningen av elektrodlegeringen endast är 5...20 g per tusen svetspunkter.

Att ta hand om elektroderna på punktmaskiner består av två operationer - strippa elektroderna direkt på maskinen och fylla på den borttagna elektroden på en svarv eller specialmaskin.

Avdragningsfrekvensen beror huvudsakligen på materialet som svetsas. Vid svetsning av stål med en väl förberedd yta kan du i vissa fall klara dig utan rengöring, i andra utförs den nödvändiga rengöringen efter svetsning av flera hundra punkter. Vid svetsning av aluminiumlegeringar är det nödvändigt att rengöra elektroderna vid 30...60 punkter, annars börjar elektrodmetallen fastna på metallen som svetsas, vilket stör svetsprocessen och även försämrar korrosionsbeständigheten hos svetsfogen. Samma fenomen observeras vid svetsning av andra material med låg smältpunkt, såsom magnesium.

Avisolering bör utföras på ett sådant sätt att man får en ren elektrodyta utan att ta bort en stor mängd metall. För att förenkla denna operation och underlätta arbetsförhållandena vid strippning av elektroder används speciella enheter.

Den enklaste enheten visas i fig. 1. Det är en spatel med dubbelsidiga urtag som sandpapper sätts in i. Spateln sätts in mellan de komprimerade elektroderna och när den roteras runt elektrodernas axel rengör den deras kontaktytor.

Ris. 1. Anordning för manuell strippning av elektroder:

1 - hud; 2 - sfärisk urtagning.

Istället för en sådan spatel kan du använda en stålplatta för rengöring av elektroder med en plan kontaktyta eller en bit gummi för rengöring av elektroder med en sfärisk arbetsyta. Elektroder med en plan kontaktyta avskalas samtidigt eller växelvis, med en sfärisk kontaktyta - samtidigt med en liten tryckkraft. Efter rengöring avlägsnas spår av slipdamm med en torr trasa.

Önskan att mekanisera processen att rengöra kontaktytan på elektroder ledde till skapandet av enheter med en elektrisk eller pneumatisk drivning. I fig. Figur 2 visar en pneumatisk maskin för strippning av elektroder.

Ris. 2. Vinkelpneumatisk elektrodavskiljningsmaskin

Behovet av rengöring av kontaktytan bestäms visuellt av tillståndet på ytan på produkten som svetsas, men försök är kända för att bestämma tidpunkten för rengöring med hjälp av speciella anordningar.

Med hjälp av mjukvarustyrning ställs inte bara enheten som ska svetsas, svetsström och svetstid in, utan även en signal ges om behovet av att strippa elektroderna.

Det föreslås att bestämma ögonblicket för strippning av elektroderna genom att jämföra ljusstyrkan hos ljusstrålen som reflekteras från elektrodens kontaktyta med ljusstyrkan hos strålen som reflekteras från standardytan. Denna metod gör det också möjligt att stoppa svetsprocessen under påverkan av en signal, vars storlek ökar när elektrodens arbetsyta är förorenad.

Att återfylla arbetsdelen av en sliten elektrod för att återställa dess ursprungliga form kan göras på flera sätt. Minsta kvalitet är fyllningen med en fin fil. Det rekommenderas att använda speciella påfyllningar för dessa ändamål. Ett exempel på en manuell påfyllning visas i fig. 3.

Ris. 3. Manuell elektrodpåfyllning:

1 - kropp; 2 - skruvar. 3 - framtänder; 4 - handtag.

Det rekommenderas också att använda speciella pneumatiska påfyllare utrustade med en pinnfräs, vars profil av skärdelen motsvarar profilen för elektrodens arbetsdel. En speciell skärare sätts in i chucken på en konventionell handborr och låter dig samtidigt bearbeta den koniska och plana ytan på elektrodens arbetsdel.

Ett bra sätt att trä elektroder på är att trä dem på svarvar och kontrollera måtten med hjälp av en mall.

För ett stort antal elektroder som ska fyllas på är det lämpligt att använda speciella maskiner som t.ex

För att snabbt byta elektroder utan skador, rekommenderas att använda elektroder med nyckelfärdiga plattor eller använda speciella avdragare.

Den enklaste avdragaren (fig. 4) är en skruvklämma av en speciell design.

Ris. 4. Avdragare av den enklaste designen:

1 - kropp; 2 - dör; 3 - klämskruv.

Återställning av slitna elektroder för punktsvetsning har inte tidigare praktiserats. Nyligen har en teknik för att återställa elektroder i punktsvetsmaskiner genom bågbeläggning utvecklats. Hårdheten, den elektriska ledningsförmågan och hållbarheten hos de återställda elektroderna motsvarar egenskaperna hos elektroder gjorda av stavar. Användningen av elektrodrestaureringsmetoden genom ytbeläggning för endast en flerpunktsmaskin gör det möjligt att spara upp till 500 kg brons per år.

Svetsning utförd i en skyddsgasmiljö (helium eller argon) kräver volframelektroder, som klassificeras som icke förbrukningsbara. På grund av sin eldfasthet kan volframelektroden motstå höga temperaturer och lång kontinuerlig livslängd. För närvarande har detta svetsmaterial en ganska omfattande klassificering, där det finns ett ganska stort antal typer, uppdelat efter varumärke.

Märkning och egenskaper hos volframelektroder

Märkningen av volframelektroder specificeras av internationella standarder. Därför är det lätt att välja dem för det önskade syftet i vilket land som helst, oavsett var du befinner dig. Det är märkningen som återspeglar både vilken typ av elektrod som valts och dess kemiska sammansättning.

Markeringen börjar med bokstaven "W", som står för tungsten själv. I sin rena form finns metall i produkten, men egenskaperna hos en sådan elektrod är inte särskilt höga, eftersom den är för eldfast. Legeringstillsatser hjälper det att förbättra svetskvaliteten.

Ren volframstav betecknas "WP". Spetsen på spöet är grön. Vi kan säga att den tillhör kategorin volframelektroder för svetsning av aluminium och koppar med växelström. Volframhalten i legeringen är inte mindre än 99,5%. Nackdel: begränsningar i värmebelastning. Därför är volframelektroden (dess ände) "WP" skärpt i form av en boll.
"C" är ceriumoxid. Ett spö med grå spets. Det är denna tillsats som gör att elektroden kan användas när man arbetar med alla typer av ström (direkt eller växelström) och upprätthåller en stabil båge även vid låg ström. Innehåll – 2%. Förresten, cerium är det enda icke-radioaktiva materialet från serien av sällsynta jordartsmetaller.
"T" - toriumdioxid. Stång med röd spets. Sådana elektroder används för svetsning av icke-järnmetaller, låglegerade och kolstål och rostfritt stål. Detta är en vanlig elektrod när man utför argonsvetsning. Det har en nackdel - toriums radioaktivitet, så det rekommenderas att utföra svetsning i öppna områden och i välventilerade rum. Svetsaren måste följa säkerhetsföreskrifterna. Observera att torierade volframelektroder för argonbågsvetsning håller sin form väl vid de högsta strömmarna. Även varumärket "WP" (ren volfram) kan inte klara av sådana belastningar. Innehåll – 2%.
"Y" - yttriumdioxid. Ett spö med mörkblå spets. Det används vanligtvis för att svetsa kritiska strukturer från olika metaller: titan, koppar, rostfritt stål, kol och låglegerade stål. Arbete utförs endast på likström (rak polaritet). Yttriumtillsatsen ökar stabiliteten hos katodfläcken vid änden av själva elektroden. Detta är just anledningen till att den kan arbeta inom ett ganska brett spektrum av svetsström. Innehåll – 2%.
"Z" - zirkoniumoxid. Stång med vit spets. Används för argonsvetsning av aluminium och koppar med växelström. Denna typ av elektrod ger en mycket stabil båge. Samtidigt är elementet ganska krävande när det gäller svetsfogens renhet. Innehåll – 0,8%.
"L" - lantanoxid. Det finns två positioner här: WL-15 och WL-20. Det första spöet har en gyllene spets, det andra har en blå spets. Svetsning med en volframelektrod med tillägg av lantanoxid gör att du kan använda både växelström och likström. Låt oss lägga till här att det är lätt att starta bågen (initial och under återtändning), denna typ har minst slitage på änden av staven, en stabil båge vid de högsta strömnivåerna, en låg benägenhet att bränna igenom och belastningen - Bärkapaciteten är dubbelt så hög som den för en ren volframstav. Lantanoxidhalten i WL-15 är 1,5 % och i WL-20 är 2 %.

Klassificeringen för digital märkning är följande. De första siffrorna efter bokstäverna anger innehållet av legeringstillsatser i legeringen. Den andra gruppen av siffror, separerad från den första med ett bindestreck, är längden på volframstaven. Den vanligaste storleken är 175 mm. Men på marknaden kan man även hitta 50 mm längder, 75 och 150. Till exempel är WL-15-75 en elektrod med lantanoxid, som innehåller 1,5 % tillsats. Stånglängd – 75 mm. Dess spets är gyllene.

Metoder för att skärpa volframelektroder

Att skärpa volframelektroder är den viktigaste komponenten i en korrekt utförd svetsprocess. Därför utför alla svetsare som är involverade i svetsning i en argonmiljö denna operation mycket noggrant. Det är formen på spetsen som avgör hur korrekt energin som överförs från elektroden till de två metallerna som svetsas kommer att fördelas, och vad bågtrycket blir. Och formen och storleken på svetspenetrationszonen, och följaktligen dess bredd och djup, kommer att bero på dessa två parametrar.

Uppmärksamhet! Parametrarna och formen på skärpningen väljs baserat på typen av elektrod som används och parametrarna för de två metallarbetsstyckena som svetsas.

Arbetsänden av WP, WL-elektroder är en sfär (kula).
På WT gör de också en konvexitet, men med en liten radie. Snarare indikerar de helt enkelt elektrodens rundhet.
Andra typer är vässade till en kon.

När en aluminiumfog svetsas bildas en sfär av sig själv på elektroden. Därför, vid svetsning av aluminium, finns det inget behov av att skärpa elektroden.

Vilka skärpningsfel kan leda till vad?

Skärpningsbredden skiljer sig mycket från normen, det vill säga den kan vara väldigt bred eller väldigt smal. I det här fallet ökar sannolikheten för svetsfel kraftigt.
Om asymmetrisk skärpning utförs, garanterar detta svetsbågens avböjning åt ena sidan.
Slipningsvinkeln är för skarp - elektrodens livslängd minskar.
Slipningsvinkeln är för trubbig - djupet på svetspenetrationen minskar.
Märkena efter slipverktyget är inte placerade längs stångens axel. Få en effekt som bågvandring. Det vill säga att den stabila och enhetliga förbränningen av den svetsade bågen störs.

Förresten, det finns en enkel formel som bestämmer längden på det skärpta området. Det är lika med stavens diameter multiplicerat med en konstant faktor på 2,5. Det finns också en tabell som anger förhållandet mellan elektrodernas diameter och längden på den vässade änden.

Du måste vässa änden av volframstaven korsvis, som en penna. Du kan slipa den med ett elektriskt sandpapper eller en kvarn. För att uppnå jämn borttagning av metall i hela skärpningsområdet kan du fästa stången i borrchucken. Och rotera den vid låga hastigheter på elverktyget.

För närvarande erbjuder tillverkare av speciell elektrisk utrustning en maskin för att skärpa icke-förbrukningsbara volframelektroder. Ett bekvämt och exakt alternativ för högkvalitativ skärpa. Maskinen inkluderar:

Diamantskiva.
Filter för att samla upp damm.
Inställning av arbetsaxelns hastighet.
Ställa in skärpningsvinkeln. Denna parameter varierar mellan 15-180°.

Forskning för att hitta den optimala skärpningsvinkeln utförs ständigt. Ett forskningsinstitut genomförde ett test där en WL volframelektrod testades för svetsens kvalitet genom att skärpa den i olika vinklar. Flera vinkeldimensioner valdes på en gång: från 17 till 60°.

De exakta parametrarna för svetsprocessen bestämdes:

Två metallplåtar av korrosionsbeständigt stål 4 mm tjocka svetsades.
Svetsström – 120 ampere.
Hastighet – 10 m/h.
Svetspositionen är lägre.
Inertgasflöde – 6 l/min.

Resultaten av experimentet är följande. Den perfekta sömmen erhölls när en stång med en skärpningsvinkel på 30° användes. Vid en vinkel på 17° var svetsformen konisk. Samtidigt var själva svetsprocessen instabil. Livslängden för skärelektroden minskade. Vid stora skärpningsvinklar förändrades också bilden av svetsprocessen. Vid 60° ökade sömmens bredd, men dess djup minskade. Och även om själva svetsprocessen har stabiliserats, kan den inte kallas högkvalitativ.

Som du kan se spelar skärpningsvinkeln en viktig roll i svetsprocessen. Det spelar ingen roll om elektroder av rostfritt stål, stål eller koppar används. I vilket fall som helst måste du slipa spöet korrekt, eftersom konsekvenserna kan bli extremt negativa. Beskrivning av stavarna efter färg och kemiska egenskaper hjälper till att göra rätt val och samtidigt välja skärpningsformen.