Strojevi i uređaji za otporno zavarivanje

Tlačno zavarivanje

Tlačno zavarivanje uključuje različite načine zavarivanja kod kojih se dijelovi koji se spajaju sabijaju mehaničkom silom, čime se postiže kontinuitet i čvrstoća spoja.

Tlačno zavarivanje se u većini slučajeva izvodi zagrijavanjem dijelova koji se na ovaj ili onaj način zavaruju, a samo u nekim posebnim slučajevima zavarivanje se postiže bez zagrijavanja (npr. hladno zavarivanje, zavarivanje eksplozivom). Od svih metoda tlačnog zavarivanja, elektrootporno zavarivanje je najčešće.

Kontaktnim ili otpornim zavarivanjem naziva se metoda električnog zavarivanja, kod koje dolazi do zagrijavanja zbog pretežnog oslobađanja topline na mjestima dodira dijelova koji se zavaruju kada kroz njih teče električna struja (slika 1).

Riža. 1. Glavne vrste otpornog zavarivanja: a — frontalno, 6 — točkasto, b — valjak, I — smjer struje zavarivanja.

Otpor zavarivanja karakterizira lokalna koncentracija toplinske snage, a time i visoka temperatura u području spoja dijelova koji se zavaruju, što je posljedica značajnog otpora kontakta spoja u usporedbi s otporom samih dijelova. . Otporno zavarivanje je u tom pogledu vrlo ekonomična i svrsishodna vrsta zavarivanja.

Otporno zavarivanje može se izvoditi i na istosmjernu i na izmjeničnu struju, ali u praksi se koristi gotovo isključivo izmjenična struja, budući da su struje potrebne za zavarivanje reda veličine tisuća pa čak i desetaka tisuća ampera pri naponu od nekoliko volti najveće. lako se dobiva uz pomoć transformatora. namjenski istosmjerni izvori za ovu svrhu bili bi preskupi, teški za proizvodnju i manje pouzdani u radu.

Sučeono zavarivanje

Kod sučeonog zavarivanja krajevi dijelova koji se spajaju dodiruju se, nakon čega kroz dijelove prolazi značajna struja koja zagrijava spoj do temperature potrebne za zavarivanje. Uzdužna sila pritiska tada postiže izravni kontinuitet veze.

Postoje dvije vrste sučeonog zavarivanja: nerefleksno zavarivanje (otporno zavarivanje) i ponovno zavarivanje.

Kod otpornog zavarivanja, dijelovi sa strojno obrađenim krajevima se dovode u kontakt i sabijaju znatnom silom, zatim kroz dijelove prolazi struja i zbog kontaktnog otpora spoja dolazi do koncentriranog oslobađanja topline.

Nakon postizanja temperature potrebne za zavarivanje u čeonoj zoni, vrši se plastično zavarivanje dijelova koji se spajaju pod utjecajem sile pritiska.Na kraju ciklusa zavarivanja, struja se isključuje i tada se sila pritiska oslobađa.

Otporno zavarivanje obično se izvodi pri gustoći struje od 5-10 kA i specifičnoj snazi ​​od 10-15 kVA po 1 cm2 poprečnog presjeka zavarenih dijelova. Ova vrsta zavarivanja obično se koristi za spajanje dijelova malih presjeka (do oko 300 mm2).

Kod sučeonog zavarivanja s ponovnim zagrijavanjem zagrijavanje dijelova provodi se u tri ili dva uzastopna stupnja - predgrijavanje, zavarivanje i završno zavarivanje ili samo u posljednja dva stupnja.

U početnom trenutku zavarivanja, dijelovi koje treba zavariti su u kontaktu sa silom kompresije od 5 - 20 MPa. Zatim se uključuje struja koja zagrijava spojeve na 600 - 800 ° C (za čelik), baš kao u sučeono zavarivanje bez taljenja. Nakon toga, sila pritiska se smanjuje na 2 - 5 MPa, zbog čega se povećava kontaktni otpor i, sukladno tome, smanjuje struja zavarivanja.

S otpuštanjem kompresije, stvarna kontaktna površina krajeva dijelova se smanjuje, struja juri do ograničenog broja kontaktnih točaka i zagrijava ih do temperature taljenja, a daljnjim zagrijavanjem u tim uvjetima metal se pregrijava do temperaturu isparavanja u pojedinim točkama.

Pod utjecajem prevelikog tlaka metalna para se povlači iz kontaktne zone zavarivanja i istiskuje čestice tekućeg metala u zrak u obliku lepeze iskri, a dio rastaljenog metala teče u kapljicama. Iza uništenih izbočina, uzastopne kontaktne izbočine naliježu jedna na drugu, stvarajući nove putove za struju zavarivanja da ponovi postavljeni učinak.

Ovaj proces uzastopnog stapanja krajeva dijelova duž elementarnih grebena nastavlja se sve dok se krajevi zavarenih dijelova ne prekriju kontinuiranim filmom polutekućeg metala, nakon čega se stvara metalni kontinuitet zavarenog spoja s relativno malom razornom silom . U tom slučaju se višak rastaljenog metala istiskuje iz kontakta u obliku rupe (ruba).

Zagrijavanje izbočenih krajeva zavarenih dijelova provodi se uglavnom odvođenjem topline iz kontakta zavarivanja, gdje je temperatura od najveće važnosti. Zagrijavanje dijelova između spojnih i elektroda za napajanje zbog struje koja teče tijekom procesa ponovnog taljenja je vrlo malo.

Podešavanje količine energije predane pri danom kontaktnom otporu određenom uvjetima procesa zavarivanja može se izvršiti ili promjenom struje zavarivanja ili promjenom trajanja struje.

Kako radi stroj za sučeono zavarivanje ilustrirano je na sl. 2.

Riža. 2. Shema stroja za sučeono zavarivanje: 1 — krevet, 2 — vodilice, 3 — fiksna ploča, 4 — pomična ploča, 5 — uređaj za dovod, 6 — stezni uređaj, 7 — graničnici, 8 — transformator, 9 — fleksibilni strujni vodič. , Pzazh - sila zatezanja proizvoda, Ros - sila ometanja proizvoda.

Strojevi za sučeono zavarivanje klasificirani su kako slijedi.

1. Po načinu zavarivanja — za elektrootporno zavarivanje i zavarivanje (kontinuirano zavarivanje ili zavarivanje zagrijavanjem).

2. Uz prethodnu prijavu — univerzalni i specijalizirani.

3. Prema izvedbi pogonskog mehanizma — s oprugom, polugom, vijkom (od upravljača), pneumatskim, hidrauličkim ili elektromehaničkim pogonom.

4.Po rasporedu stega — s ekscentričnim, polužnim i vijčanim stezaljkama, a poluga i vijčane stege mogu se izvoditi ručno ili mehanizirano s pneumatskim, hidrauličkim ili elektromehaničkim pogonom.

5. Prema načinu montaže i ugradnje — stacionarni i prijenosni.

Točkasto zavarivanje

Kod točkastog zavarivanja dijelovi koji se spajaju obično se nalaze između dvije elektrode učvršćene u posebnim držačima elektroda. Pod djelovanjem tlačnog mehanizma, elektrode čvrsto pritišću dijelove koji se zavaruju, nakon čega se uključuje struja.

Dijelovi koji se zavaruju brzo se zagrijavaju do temperature zavarivanja zbog prolaska struje, a najveće oslobađanje topline dolazi na površinama koje se spajaju, gdje temperatura može biti viša od temperature taljenja dijelova koji se zavaruju.

Na sl. Slika 3 prikazuje raspodjelu temperature duž poprečnog presjeka zavarenih dijelova, karakterističnu za završnu fazu zavarivanja čelika.

Riža. 3. Temperaturno polje u posljednjoj fazi točkastog zavarivanja

Najviša temperatura zapaža se u središnjem zasjenjenom dijelu mjesta zavarivanja - jezgri.Dodirna površina dijela koji će se zavarivati ​​elektrodom (obično uz vodeno hlađenje) zagrijava se na relativno nisku temperaturu, ali uz prisustvo tekuću ili polutekuću jezgru i susjednu plastičnu metalnu jezgru, sila pritiska elektroda uzrokuje udubljenja na površini obradaka za zavarivanje.

Temperatura jezgre na mjestu zavarivanja obično je malo viša od tališta metala.Promjer rastaljene jezgre određuje promjer mjesta zavarivanja, obično jednak promjeru kontaktne površine elektrode.

Vrijeme zavarivanja na jednom mjestu ovisi o debljini i fizikalnim svojstvima materijala zavarenih dijelova, snazi ​​aparata za zavarivanje i sili pritiska. Ovo vrijeme varira od tisućinki sekunde (za vrlo tanke ploče u boji) do nekoliko sekundi (za debele čelične dijelove). Za grubu procjenu, vrijeme zavarivanja jedne točke mekog čelika može se uzeti kao 1 s po 1 mm debljine zavarenog lima. Brzina zagrijavanja metala do temperature zavarivanja značajno ovisi o intenzitetu oslobađanja topline.

Stroj za točkasto zavarivanje

Zavarivanje valjka

Kod ove vrste zavarivanja, spajanje dijelova s ​​kontinuiranim ili isprekidanim šavom provodi se prolaskom kroz dijelove koji se zavaruju, dovedeni pomoću rotirajućih valjaka (slika 4).

Riža. 4. Princip zavarivanja valjcima: 1 — transformator za zavarivanje, 2 — valjkaste elektrode, 3 — pogon valjka, 4 — zavareni dijelovi

Po prirodi procesa, zavarivanje valjcima je slično točkastom zavarivanju. Zavarivanje valjkom često se naziva zavarivanje šava, što je strogo govoreći netočno, budući da se koncept zavarivanja može proširiti na gotovo sve vrste zavarivanja.

Strojevi za zavarivanje s valjcima obično su opremljeni s dvije struje napajanja, od kojih se jedna pokreće, a druga se okreće zbog trenja pri pomicanju dijelova koji se zavaruju.

Zavarivanje valjka najčešće se koristi za spajanje dijelova tankih stijenki, na primjer, u proizvodnji spremnika za gorivo i bačvi za prijevoz raznih materijala.

Postoje tri načina zavarivanja valjcima.

1. Kontinuirano kretanje zavarenih dijelova u odnosu na valjke uz kontinuiranu opskrbu strujom. Ova metoda se koristi pri zavarivanju dijelova ukupne debljine ne veće od 1,5 mm, jer kod velikih debljina spoj koji izlazi ispod valjaka, budući da je u plastičnom stanju, može se slomiti zbog raslojavanja. Osim toga, uz kontinuiranu opskrbu strujom, dolazi do značajnog izobličenja zavarenih dijelova.

2. Kontinuirano kretanje zavarenih dijelova u odnosu na valjke s isprekidanim napajanjem strujom. Ova najčešća metoda proizvodi šavove s malo izobličenja u proizvodima s nižom potrošnjom energije.

3. Isprekidano kretanje zavarenih dijelova u odnosu na valjke s prekinutim dovodom struje (korak zavarivanja).

Zavarivanje valjcima vrlo je učinkovito u proizvodnji posuda tankih stijenki, u proizvodnji šavnih metalnih cijevi i niza drugih proizvoda.

Glavni elementi valjkastih strojeva su ležaj, gornji i donji krakovi s valjkastim elektrodama, kompresijski mehanizam, pogon valjka i transformator za zavarivanje s fleksibilnom strujnom žicom.

Transformatori valjkastih strojeva rade u intenzivnom načinu rada s PR = 50-60%, što zahtijeva pojačano hlađenje njihovih namota.

Strojevi za zavarivanje s valjcima dijele se: prema vrsti ugradnje - na stacionarne i mobilne, prema namjeni - na univerzalne i specijalizirane, prema položaju valjaka u odnosu na prednji dio stroja - za poprečno zavarivanje, za uzdužno zavarivanje i univerzalni s mogućnošću pomicanja valjaka za položaj valjaka u odnosu na proizvod — s dvostranim i jednostranim rasporedom, prema načinu rotacije valjaka — s pogonom za jedan valjak, s pogonom za oba valjka, s jednim gornjim valjkom, koji se kreće duž fiksne konzole, i s jednim valjkom i pomičnim donjim trnom, prema uređaju kompresijskog mehanizma - poluga-opruga, pogonjena elektromotorom, pneumatskim i hidrauličnim, prema broj valjaka — u jednom valjku, dvostrukom valjku i više valjaka.

Snaga najčešćih strojeva s valjcima obično je 100 — 200 kVA.Slično točkastom zavarivanju tankih dijelova, može se izvesti impulsima struje pražnjenja kondenzatora, za što se proizvode različiti tipovi strojeva s valjcima.

Riža. 5. Stroj za otporno zavarivanje