Mașini și dispozitive de sudură prin rezistență

Sudarea sub presiune

Sudarea sub presiune include diverse metode de sudare în care piesele de îmbinat sunt comprimate prin forță mecanică, datorită căreia se realizează continuitatea și rezistența îmbinării.

În majoritatea cazurilor, sudarea sub presiune se realizează prin încălzirea pieselor care trebuie sudate într-un fel sau altul și numai în unele cazuri speciale sudarea se realizează fără încălzire (de exemplu, sudare la rece, sudare explozivă). Dintre toate metodele de sudare sub presiune, sudarea cu rezistență electrică este cea mai comună.

Sudarea prin contact sau prin rezistență se numește metoda de sudare electrică, în care încălzirea are loc datorită degajării predominante de căldură în punctele de contact ale pieselor de sudat atunci când un curent electric trece prin acestea (Fig. 1).

Orez. 1. Principalele tipuri de sudare prin rezistență: a — frontală, 6 — spot, b — rolă, I — direcția curentului de sudare.

Rezistența la sudare se caracterizează printr-o concentrație locală a puterii termice și, prin urmare, o temperatură ridicată în regiunea îmbinării pieselor de sudat, ceea ce se datorează rezistenței semnificative la contactul îmbinării în comparație cu rezistența pieselor în sine. . În acest sens, sudarea prin rezistență este un tip de sudare foarte economic și convenabil.

Sudarea prin rezistență poate fi efectuată atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ, dar în practică se folosește aproape exclusiv curent alternativ, deoarece curenții necesari pentru sudare de ordinul a mii și chiar zeci de mii de amperi la tensiuni de câțiva volți pot fi cei mai buni. ușor de obținut cu ajutorul transformatoarelor. sursele DC dedicate în acest scop ar fi prea scumpe, greu de fabricat și mai puțin fiabile în funcționare.

Sudarea cap la cap

La sudarea cap la cap, capetele pieselor de îmbinat se ating, după care un curent semnificativ trece prin piese, încălzind îmbinarea la temperatura necesară sudării. Forța de compresiune longitudinală realizează apoi continuitatea conexiunii directe.

Există două tipuri de sudare cap la cap: sudare non-reflex (sudare cu rezistență) și re-sudare.

În sudarea prin rezistență, piesele cu capete prelucrate sunt aduse în contact și comprimate cu o forță considerabilă, apoi un curent trece prin piese și datorită rezistenței de contact a joncțiunii are loc o degajare concentrată de căldură.

După atingerea temperaturii necesare sudării în zona frontală, sudarea plastică a pieselor ce urmează a fi îmbinate se realizează sub influența forței de presare.La sfârșitul ciclului de sudare, curentul este oprit și apoi forța de compresiune este eliberată.

Sudarea prin rezistență se realizează de obicei la o densitate de curent de 5-10 kA și o putere specifică de 10-15 kVA la 1 cm2 din secțiunea transversală a pieselor sudate. Acest tip de sudare este de obicei folosit pentru a conecta piese cu secțiuni transversale mici (până la aproximativ 300 mm2).

În sudarea cap la cap cu reîncălzire, încălzirea pieselor se realizează în trei sau două etape consecutive - preîncălzire, fulgerare și deranjare finală, sau numai în ultimele două etape.

În momentul inițial al sudării, piesele care urmează să fie sudate sunt în contact cu o forță de compresie de 5 — 20 MPa. Apoi este pornit curentul, care încălzește îmbinările la 600 — 800 ° C (pentru oțel), la fel ca în sudare cap la cap fără topire. După aceea, forța de presiune este redusă la 2 - 5 MPa, drept urmare rezistența de contact crește și, în consecință, curentul de sudare scade.

Odată cu eliberarea compresiei, aria de contact reală a capetelor pieselor scade, curentul se grăbește către un număr limitat de puncte de contact și le încălzește la temperatura de topire, iar cu o încălzire suplimentară în aceste condiții, metalul se supraîncălzește până la temperatura de vaporizare în puncte individuale.

Sub influența presiunii excesive, vaporii de metal sunt retrași din zona de contact de sudare și deplasează particulele de metal lichid în aer sub forma unui ventilator de scântei, iar o parte din metalul topit curge în picături. În spatele proeminențelor distruse, proeminențe de contact succesive se întâlnesc între ele, creând noi căi pentru ca curentul de sudare să repete efectul setat.

Acest proces de topire secvenţială a capetelor pieselor de-a lungul crestelor elementare continuă până când capetele pieselor sudate sunt acoperite cu o peliculă continuă de metal semi-lichid, după care se creează o continuitate metalică a îmbinării sudate cu o forţă de perturbare relativ mică. . În acest caz, cantitatea în exces de metal topit este stoarsă din contact sub forma unei găuri (bord).

Încălzirea capetelor proeminente ale pieselor sudate se realizează în principal prin conducerea căldurii din contactul de sudare, unde temperatura este de cea mai mare importanță. Încălzirea pieselor dintre electrozii de conectare și de alimentare din cauza curentului care curge în timpul procesului de topire este foarte mică.

Reglarea cantității de energie furnizată la o anumită rezistență de contact determinată de condițiile procesului de sudare se poate face fie prin modificarea curentului de sudare, fie prin modificarea duratei fluxului de curent.

Cum funcționează aparatul de sudură cap la cap este ilustrat în fig. 2.

Orez. 2. Schema unui aparat de sudură cap la cap: 1 — pat, 2 — ghidaje, 3 — placă fixă, 4 — placă mobilă, 5 — dispozitiv de alimentare, 6 — dispozitiv de prindere, 7 — limitatoare, 8 — transformator, 9 — conductor de curent flexibil , Pzazh — forța de strângere a produselor, Ros — forța de perturbare a produselor.

Mașinile de sudură cap la cap sunt clasificate după cum urmează.

1. Prin metoda de sudare — pentru sudură cu rezistență și fulger (flavire continuă sau încălzire).

2. Cu înregistrare prealabilă — universală și specializată.

3. În conformitate cu proiectarea mecanismului de alimentare — cu un arc, pârghie, șurub (de la volan), acționare pneumatică, hidraulică sau electromecanică.

4.Prin aranjarea clemelor — cu cleme excentrice, cu pârghie și șurub, iar clemele cu pârghie și șurub pot fi executate manual sau mecanizat cu acționare pneumatică, hidraulică sau electromecanică.

5. După metoda de asamblare și instalare — staționar și portabil.

Sudură în puncte

În sudarea în puncte, piesele care trebuie îmbinate sunt de obicei amplasate între doi electrozi fixați în suporturi speciale pentru electrozi. Sub acțiunea mecanismului de presiune, electrozii presează strâns piesele care trebuie sudate, după care curentul este pornit.

Datorită trecerii curentului, piesele de sudat sunt încălzite rapid la temperatura de sudare și cea mai mare degajare de căldură are loc la suprafețele de îmbinat, unde temperatura poate depăși temperatura de topire a pieselor de sudat.

În fig. 3 prezintă distribuția temperaturii de-a lungul secțiunii transversale a pieselor sudate, caracteristică etapei finale a sudării oțelului.

Orez. 3. Câmp de temperatură în ultima etapă a sudării în puncte

Cea mai mare temperatură se observă în partea umbrită centrală a locului de sudare - miezul.Suprafața de contact a piesei care va fi sudată cu un electrod (de obicei cu răcire cu apă) este încălzită la o temperatură relativ scăzută, dar în prezența un miez lichid sau semi-lichid și un miez metalic din plastic adiacent, forța de compresiune a electrozilor provoacă indentări pe suprafața pieselor de sudare.

Temperatura miezului la punctul de sudare este de obicei puțin mai mare decât punctul de topire al metalului.Diametrul miezului topit determină diametrul punctului de sudură, de obicei egal cu diametrul suprafeței de contact a electrodului.

Timpul de sudare într-un singur loc depinde de grosimea și proprietățile fizice ale materialului pieselor sudate, de puterea mașinii de sudură și de forța de presiune. Acest timp variază de la miimi de secundă (pentru foi de culoare foarte subțire) la câteva secunde (pentru piesele groase de oțel). Pentru o estimare aproximativă, timpul de sudare a unui punct de oțel moale poate fi luat ca 1 s pe 1 mm grosimea tablei sudate. Viteza de încălzire a metalului la temperatura de sudare depinde în mod semnificativ de intensitatea degajării căldurii.

Aparat de sudat prin puncte

Sudarea cu role

În acest tip de sudare, îmbinarea pieselor cu cusătură continuă sau discontinuă se realizează prin trecerea prin piesele de sudat, alimentate cu ajutorul rolelor rotative (Fig. 4).

Orez. 4. Principiul sudării cu role: 1 — transformator de sudură, 2 — electrozi cu role, 3 — antrenare cu role, 4 — piese sudate

În natura procesului, sudarea cu role este similară cu sudarea în puncte. Sudarea cu role este adesea denumită sudare cu cusături, ceea ce este strict incorectă, deoarece conceptul de sudare cu cusături poate fi extins la aproape toate tipurile de sudare.

Mașinile de sudură cu role sunt de obicei echipate cu doi curenți de alimentare, dintre care unul este antrenat, iar celălalt se rotește din cauza frecării la deplasarea pieselor de sudat.

Sudarea cu role este folosită cel mai adesea pentru conectarea pieselor cu pereți subțiri, de exemplu, la fabricarea rezervoarelor de combustibil și a butoaielor pentru transportul diferitelor materiale.

Există trei moduri de sudare cu role.

1. Mișcare continuă a pieselor sudate în raport cu rolele cu alimentare continuă de curent. Această metodă se folosește la sudarea pieselor cu grosimea totală de cel mult 1,5 mm, deoarece la grosimi mari, rostul care iese de sub role, fiind în stare plastică, se poate rupe din cauza delaminării. În plus, cu o alimentare continuă cu curent are loc o deformare semnificativă a pieselor sudate.

2. Mișcarea continuă a pieselor sudate în raport cu rolele cu alimentare intermitentă în curent. Această metodă cea mai comună produce cusături cu distorsiuni reduse în produsele cu un consum mai mic de energie.

3. Mișcarea intermitentă a pieselor sudate în raport cu rolele cu alimentarea curentă întreruptă (sudare în trepte).

Sudarea cu role este foarte eficientă în producția de vase cu pereți subțiri, în producția de țevi metalice sudate și o serie de alte produse.

Elementele principale ale mașinilor cu role sunt patul, brațele superioare și inferioare cu electrozi cu role, un mecanism de compresie, o acționare cu role și un transformator de sudură cu un fir de curent flexibil.

Transformatoarele mașinilor cu role funcționează în regim intensiv cu PR = 50 — 60%, ceea ce necesită o răcire îmbunătățită a înfășurărilor lor.

Mașinile de sudură cu role sunt împărțite: după natura instalării — la staționar și mobile, în funcție de scop — la universale și specializate, în funcție de amplasarea rolelor față de partea din față a mașinii — pentru sudarea transversală, pentru sudarea longitudinală și universal cu posibilitatea deplasării rolelor.pentru amplasarea rolelor în raport cu produs — cu aranjare pe două fețe și unilaterale, conform metodei de rotație a rolelor — cu antrenare pentru o rolă, cu antrenare pentru ambele role, cu o rolă superioară, care se deplasează de-a lungul unui suport fix, și cu o rolă și un dorn inferior mobil, conform dispozitivului mecanismului de compresie — pârghie-arc, antrenată de un motor electric, pneumatic și hidraulic, conform numărul de role — cu un singur rol, cu două role și cu mai multe role.

Puterea celor mai obișnuite mașini cu role este de obicei 100 — 200 kVA.Asemenea sudării în puncte a pieselor subțiri, aceasta poate fi efectuată prin impulsuri ale curentului de descărcare al condensatorului, pentru care sunt fabricate diferite tipuri de mașini cu role.

Orez. 5. Aparat de sudura cu rezistenta