Точкове зварювання - Rocd @ cier
У цій другій частині, яка є досить суттєвою та детальною, представлено точкове зварювання опором, процес № 21. Це продовження вступного курсу зварювання опором у розділі 6. Повний підсумок можна знайти тут
7.1.5 Точкове зварювання (Спосіб No 21)
1. Принцип процесу
Це зварювання тиском з перетворенням електричної енергії в теплову за допомогою ефекту Джоуля, оскільки метал має опір, коли на нього рухається електричний струм високої інтенсивності, який створює розплавлену серцевину на рівні розділу листового металу. Охолоджуючись, це серцевина локально фіксує два листи разом.
Перший зварювальний трансформатор був винайдений в США в 1886 році Е. Томсоном. Перший робот точкового зварювання був поставлений компанією Unimation компанії General Motors Co в 1964 році.
На рис. 7-3 схематично показаний принцип точкового зварювання.
Точка зварювання
Початковий цикл зварювання розбивається на 4 фази:
а) Стиковка: Електроди з’єднуються, стискаючи зварювані деталі, у передбачуваному місці та під заданою силою. (для деяких машин лише верхній електрод підходить близько, інший залишається нерухомим). Ця фаза закінчується, коли досягається значення номінальної сили, яка визначає величину опору.
Занадто короткий час стикування спричиняє: обгорілі точки, розриви електродів, точки без механічного опору та ненормальний знос електродів.
Занадто довгий час стикування викликає уповільнення швидкості.
Занадто велика сила спричиняє: зменшення опору, отже відсутність злиття, занадто малі або склеєні окуляри, розчавлювання або штампування босів. Недостатня сила спричиняє: Збільшення опору, бризки розплавленого металу на місцях горіння та аномальний знос електродів.
б) Зварювання: Потоки струму, спричинені замиканням контактора силового ланцюга і повинні дією Джоуля, виробляють достатньо тепла на поверхні розділу аркуш-лист для появи зони розплаву (рис. 7-3). Інтенсивність зварювання та час вимагають граничної точності. Коливання плюс-мінус 5% для розрізнення хорошого і поганого балів.
Занадто довгий час викликає: мідне покриття листів, бризки розплавленого металу, швидке погіршення стану електродів.
Занадто короткий час спричиняє: плавлення відсутнє або мало, зварювання виконано погано.
Занадто висока інтенсивність спричиняє: мідне покриття листів, бризки розплавленого металу та швидке руйнування електродів.
Причини недостатнього струму: відсутність плавлення або слабке зварювання.
Якщо Rm1 і Rm2 = чисті або внутрішні опори деталей, що зварюються.
Якщо Re1, Re2 і Ru є контактними опорами.
Струм, що протікає між електродами, гальмується резистором R (див. Рис. 7-3).
R (Ом) = p (мікроом см/см² x L (см)/S (см²)
p = питомий опір, який є опозицією до проходження електричного струму
Приклад:
Для нелегованих сталей р = 12-17 Ом.см2/см
”Оцинкований p =” ”
”Нерж. Р = від 70 до 95”
Для алюмінію p = 3 Ом. См²/см
”Латунь р = від 2 до 3”
”Мідь p = 1,7”
Контактний опір між електродами і зварюваною деталлю, і особливо контактний опір між зварюваними деталями, вищий, ніж опір металу потоку струму. Під час створення розплавленого басейну ми матимемо зменшення опору, тобто Rm1 + Rm2
цикл точкового зварювання
г) Підняття електрода (фаза спокою): Потім усі два аркуші можна перекласти, щоб продовжити зварювання нової точки. Ця фаза необхідна, щоб уникнути перегріву. Отже, ми маємо справу з циклом, що включає 4 фази, які ми схематизували на рис. 7-5.
Примітки:
- Існує також 6-фазний цикл, наприклад, коли сталь має високу міцність. Цей цикл включає 4 фази, показані на рис. 7-5, а також дві інші фази: попереднє нагрівання та відпал, як показано на рис. 7-6.
- Час зварювання зазвичай виражається в мілісекундах або періодах.
Приклад: 1 період = 20 мс для мережевої частоти 50 Гц або 16,66 мс для частоти 60 Гц.
цикл точкового зварювання
2. Параметри зварювання
Параметри точкового зварювання по суті:
а) Діаметр електродів: Ці електроди мають прямий, зміщений, подвійний вигнутий кульовий шарнір. Вони виконують 3 ролі:
- Електрична роль => хороша провідність.
- Механічна роль => дозволяють стикування, технічне обслуговування (або кування) і механічно підтримують збільшення сили для кожної точки зварювання.
- Теплова роль => дозволяє розсіювати тепло і обмежувати розширення пластикового тигля.
Матеріал, з якого виготовлені електроди, повинен бути твердим, мати високу теплопровідність, низький електричний опір, механічні властивості, щоб запобігти розтріскуванню.
Електроди - це зношувані деталі, вартість яких становить значну частину вартості місця зварного шва. Більшість електродів мають конічну арматуру, щоб їх можна було легко демонтувати, щоб вирівняти (вони тверді або мають знімні наконечники).
Їх діаметри та форми різноманітні та різноманітні, вони відіграють важливу роль в обсязі зварювального басейну, їх діаметр обчислюється відповідно до товщини деталей, що зварюються, а також марки сталі.
Якщо D = діаметр кінчика електрода; e = товщина деталей.
D = 5 або навіть D = 2.e + 3 мм
Зона розплаву має поперечний діаметр (d) між D і 1,2 D
Точкові зварювальні електроди
У таблиці Рис. 7-8 на прикладі наведено загальний склад електродів відповідно до зварюваних металів.
Точковий зварювальний стіл
b) Час сили затискання або часу витримки (або кування): Це час, який проходить між перериванням потоку струму і вивільненням затискної сили. Шматки слід тримати разом, поки зварювальний басейн не застигне. Це допомагає стримувати розширення місця зварного шва, сприяє охолодженню і, отже, обмежує підйом між двома листами. Перед проходженням і струмом затискна сила встановлює стикування деталей шляхом кондиціонування місця струму в лінії розмежування.
Під час проходження струму електроди виконують електричну і теплову роль. Опір обернено пропорційний прикладеній силі. Після проходження струму прикладена сила виконує кування зварного шва, щоб надати йому його механічні якості.
в) Інтенсивність струму: Це залежить від природи зварюваних матеріалів, товщини та прикладеної сили (див. Рис. 7-9). Інтенсивність струму визначає опір і якість зварного шва, оскільки кількість виділеного тепла пропорційна квадрату інтенсивності.
- Якщо він буде занадто високим, буде передчасний знос електродів і слабке зварювання, занадто велике поглиблення (див. Рис. 7-4), великі бризки і деформація зварного шва.
- Якщо він занадто слабкий, це дасть крихкий шов, оскільки точка буде невеликою. Встановлюється кут розкриття тиристорів, чим більше затримується електричний імпульс, тим менше струму буде протікати через тиристори, ефективна інтенсивність або теплова енергія можуть бути обмежені стільки, скільки.
г) Тривалість потоку струму:
Це зумовлює енергію зварювання. На практиці використовуються два типи програмування таймера, або повільний зварювальний цикл, що реалізує кілька імпульсів, або швидке зварювання (короткий цикл), пульсація іноді між 90 і 300 мс, що дає більш постійні та кращі результати. Якості, що повільний цикл уникаючи плавлення контактних опорів Re1 і Re2.
Примітка: Якщо параметри зварювання неправильно оцінені, будуть створені дефекти, які можуть призвести до руйнування вузла або його скрапу.
д) Проблеми, що виникають залежно від параметрів зварювання: У таблиці Рис. 7-9 перелічено деякі проблеми .
Параметри точкового зварювання
f) Параметри зварювання для м'якої сталі, нержавіючої сталі 18-8 та алюмінію (рис. 7-10)
Таблиця налаштувань
3. Точкові зварювальні апарати: Вони можуть бути фіксованими (рис. 7-11) або мобільними (рис. 7-12 і 13)
Точковий зварювальний апарат
Точкові зварювальні апарати
Незалежно від моделі, апарати точкового зварювання повинні мати можливість виконувати наступні три операції:
- Притисніть деталі, що зварюються одна до одної, приклавши передбачену силу, і утримуйте їх на місці.
- Пропустіть необхідний зварювальний струм через зварювані деталі.
- Перевірити час зварювання (ts).
Ці машини дуже дорогі і тому окупаються в довгостроковій перспективі, але забезпечують високу продуктивність і мають перевагу в тому, що вони можуть дуже легко автоматизувати. Їх розміри варіюються залежно від деталей, що зварюються.
а) Трансформатор змінного струму: Це центральна частина зварювального апарату, яка визначає потужність та продуктивність з точки зору товщини, що зварюється. В основному це однофазні змінні струми. Тому завжди необхідно забезпечити збалансованість мережі 380 В. Трансформатор знизить напругу з 380 В на первинній до вторинної напруги +/- 10 В.
б) Трансформатор постійного струму: Вони оснащені випрямлячем на вторинному трансформаторі і є більш дорогими, але не чутливі до перепадів напруги, а також підходять для джерела живлення 380 В, це дозволяє збалансувати навантаження на мережеву мережу та збільшити корисну потужність. В даний час існує безперервне живлення через інвертор середньої частоти (ідентичне дуговому зварюванню).
Точкове (або опірне) зварювання зазвичай використовує середньочастотний інвертор в діапазоні від 1 до 4 кГц, що дозволяє зменшити розмір трансформатора, а також краще контролювати процес зварювання за допомогою контролю. Швидкий струм за рахунок зменшення зносу електродів, оскільки падіння напруги не відбувається, споживана потужність буде зменшена.
в) зварювальний циліндр: Сила затиску електродів досягається дією пристрою, який створює постійну або змінну силу під час зварювального циклу через домкрат (пневматичний, гідравлічний або електричний). Цей затискний пристрій приводиться в дію електричним двигуном, зміна сили струму на двигуні дозволяє отримати зміну крутного моменту і, отже, сили затискання. Як результат, можна змінювати та контролювати цю силу затягування і навіть керувати машиною з віддаленого комп’ютера. Нагадуємо: F = p. S (Сила (N) = тиск (N/м²) x площа (м²).
г) Електронний перемикач: Саме він керує потоком струму через трансформатор через тиристор. Це ізоляція до тих пір, поки не забезпечується електричним імпульсом. Два тиристори допускають повне чергування, саме тому одиницею часу при точковому зварюванні є період змінного струму, тобто 20 мс для f = 50 Гц.
д) Секвенсор (блок керування): Це дозволяє керувати стиковкою та утриманням, а також тривалістю циклу та імпульсів.
- Зварювальний струм або% потужності машини
- Тривалість та потужність циклу попереднього нагрівання, відпалу, відпуску
- Інтервал часу між двома точками
- Upslope (поступове зростання струму)
- Спуск (спуск ”” ”)
Секвенсор може бути ускладнений за бажанням, він також може містити програму за допомогою вибору, наданого оператором, але також включати кілька програм і навіть програмуватися комп'ютерами для самоадаптивного зварювання. Елементи управління ідентифікуються кнопками зі стандартизованими піктограмами.
f) контур охолодження: Застосовується для охолодження електродів, а також машини (тиристорів та трансформатора).
4. Цикл роботи зварювального апарату
(Довідково): Діаграми, як правило, містяться в документації, що постачається до зварювального апарату.
Або ts = час зварювання (час поточного потоку), виражений у мс або в періоді, залежно від якості зварюваного матеріалу, його товщини, інтенсивності та сили затискання.
tc = час циклу (мс або с), залежно від характеристик машини. Він включає етапи стикування та обслуговування та швидкість зварювання.
Коефіцієнт завантаження Fm = x 100. Зауважимо, що практично, ми вважаємо, що стикування та обслуговування відповідає 2. ц.
Приклад: Або виконати швидкість 35 балів (циклів) в хвилину для збірки листів eps 2 мм в ac-dx і що частота мережі = 50 Гц. Визначте робочий цикл, беручи до уваги таблицю Рис. 7-10.
35 циклів на хвилину = = 1,715 с на точку.
Таблиця Рис. 7-10 дає нам c = 2 мм (ac-dx)
ts = 0,31 с (310 мс) => або Fm = x 100 = 18%
Стиковка + час витримки = 2 х 0,31 = 0,62 с
Час на норму роботи = 1,715 - 0,62 - 0,31 = 0,785 с
5. Конструктивні положення (рис. 7-14)
l = 6 x e + 4 мм
l1 = 5 x e + 3 мм
l2 = 3 x e + 2 мм
l = 3 x e + 4 мм, щоб уникнути розриву точки зварного шва під впливом гідростатичного тиску з розплавленої маточини.
Для м'якої сталі:
- 2 eps d = 10 x e + 10 мм
- 3 eps d = 13 x e + 10 мм
- 2 eps d = 8 x e + 5 мм
- 3 eps d = 11 x e + 5 мм
- 2 eps d = 15 x e + 10 мм
- 3 eps d = 20 x e + 12 мм
конструктивні положення
Примітка: Відстань між двома точками зварювання завжди повинна бути більше 3-х діаметрів точки зварювання, щоб уникнути ефекту шунтування. За цих умов необхідно буде збільшити інтенсивність, щоб компенсувати цей шунтуючий ефект.
6. Зварювання біметалевих або різнорідних матеріалів (рис. 7-15)
Ми даємо невеликий підсумок рахунку Стенлі, що вказує на зварювану сумісність неблагородних металів. В принципі, це зварювання не створює особливих проблем, оскільки точка зварювання може бути встановлена і відцентрована між деталями. Тому необхідно, щоб контактний опір (Ru) був набагато більшим за всі інші, щоб питомий опір деталей був близьким або майже еквівалентним і щоб дисперсія калорій не була більшою в одній частині, ніж в іншій.
У всіх випадках потрібно мати посилання на діаграми, щоб мати правильні параметри (див. Стандарти та документацію зварювального апарату).
7. Приклад мережі Ethernet для майстерні точкового зварювання (рис. 7-16)
Автоматизоване зварювання
Див. Також курс, який представляє точкове зварювання опором, попередній курс, який розповідає про зварювання опором, наступний, який пояснює зварювання швів або резюме