Hvis du er ny til modstandssvejsning eller leder efter en klarere forståelse af det, så skal du helt sikkert læse denne artikel omhyggeligt. Denne artikel vil tage dig dybt ind i modstandssvejsningens verden. Uanset om du er nybegynder eller ønsker at udvide din viden, vil denne artikel give dig værdifuld indsigt.
Hvad er modstandssvejsning?
Modstandssvejsning er en højhastigheds, økonomisk metalsammenføjningsmetode. Denne svejseteknik er velegnet til lapsamlinger, stødsamlinger eller samlinger, der ikke kræver lufttæthed, med tykkelser mindre end 6 mm til tyndpladestrukturer. Den kan selvfølgelig også svejse tykkere og større metalemner, men dens samlede ydeevne er muligvis ikke så god som visse andre svejsemetoder.
Definition og grundlæggende
Modstandssvejsninger en metode, hvor de emner, der skal sammenføjes, placeres mellem to elektroder. Ved at føre strøm gennem arbejdsemnerne og kontaktpunkterne opstår modstandsopvarmning, der genererer varme ved samlingen af emnerne. Denne lokaliserede opvarmning får området til at smelte eller blive bøjeligt, mens trykket fra de to elektroder binder metallet sammen.
Når strøm løber gennem en leder, genererer den varme på grund af modstand. Jo højere modstand, når strømmen er konstant, jo mere varme produceres der. På det punkt, hvor metaller er i kontakt, er modstanden meget større end i selve metallet. Derfor, når en stor strøm passerer gennem kontakten mellem metallet og elektroden, bliver metallet hurtigt opvarmet på grund af den enorme varme. På dette tidspunkt bliver metallet meget duktilt, og med påført tryk binder de to metalstykker sig sikkert sammen.
Arbejdsprincip for modstandssvejsning
Princippet for modstandspunktsvejsning og dannelsen af samlinger er illustreret i figur 1-1. Metal A og metal B placeres mellem to elektroder, og der påføres tryk på elektroderne. En kraftig strøm føres mellem de to elektroder af modstandssvejserens transformator. Arbejdsemnernes kontaktflader danner et fysisk kontaktpunkt, som gradvist udvider sig, efterhånden som strømmen varmer det op. Plastisk deformation og varme aktiverer kontinuerligt atomerne ved kontaktpunktet, hvilket fører til dannelsen af en smeltet kerne. Den smeltede kerne vokser i form af søjleformede krystaller, der skubber komponenterne med højere legeringskoncentrationer ud mod hinanden. Når svejserens elektroder bevæger sig væk fra metaloverfladen, og metallet afkøles, svejses emnerne sammen, hvilket skaber en stærk metalbinding. Fugefladen forsvinder og efterlader svejseklumpen.
1-1
Faktorer, der påvirker modstandssvejsning
Modstandssvejsninger en svejsemetode, der bruger elektrisk strøm til at generere varme til at forbinde metalkomponenter. Som tidligere nævnt stammer princippet om modstandssvejsning hovedsageligt fra Joules lov om opvarmning, hvor genereringen af svejsevarme primært bestemmes af parametre som strøm, modstand og svejsetid. Det kan udtrykkes med følgende formel:
Q = I²Rt
Betydning af hver svejseparameter:
Q — Varme (J)
I — Svejsestrøm (A)
R — Modstand (Ω)
t — Svejsetid(er)
Svejsestrøm
Strømmen har en betydelig indflydelse på den varme, der genereres under svejsning, som vist i formlen. Den kvadratiske værdi af strømmen påvirker varmen, hvilket betyder, at jo højere strømmen er, jo hurtigere vil varmen stige. Når du justerer svejseparametre før svejsning, er det derfor afgørende at indstille den passende strøm. Hvis svejsestrømmen er for lille, vil svejsningen ikke smelte, og der dannes ingen smeltekerne. Hvis strømmen er for stor, vil fusionskernen hurtigt vokse, hvilket forårsager overdreven sprøjt under svejsning og beskadigelse af elektroderne.
Svejsestrøm er hovedsageligt opdelt i vekselstrøm (AC) og jævnstrøm (DC), som vist i diagrammet nedenfor. Depunktsvejsemaskinervi bruger er også opdelt i jævnstrømspunktsvejsemaskiner og vekselstrømspunktsvejsemaskiner. Jævnstrømspunktsvejsemaskiner bruger trefaset strømforsyning, hvilket sikrer en afbalanceret strømfordeling, og kan opnå svejsefrekvenser på over 1000 Hz, hvilket resulterer i høj svejsenøjagtighed. De har også fordelen af lavt strømbehov fra elnettet, hvilket gør disse energibesparende svejsere stadig mere populære blandt producenter i fremstillingsindustrien. Vekselstrømspunktsvejsemaskiner har en enfaset 50Hz output, høj kontinuerlig belastningskapacitet og høje krav til elnettet. Derudover har de lav svejsekraft, hvilket kræver længere svejsetider.
Kontakt modstand
Ud fra formlen er det let at se, at modstanden er direkte proportional med den genererede varme. Jo højere modstand, jo større varme produceres under svejsning. Modstanden er fordelt over forskellige dele af elektroden og emnet. Under svejsning opstår den højeste modstand ved emnets kontaktpunkt, hvilket resulterer i den højeste varmeudvikling. Dernæst er modstanden ved kontaktpunktet mellem emnet og elektroden. Men da elektroden er vandkølet og hurtigt afkøles, falder temperaturen hurtigt. På den anden side har kontaktmodstanden mellem emnerne, selvom den forsvinder, dårlig varmeafledning, hvilket fører til høje temperaturer. Derfor kan kun et lille område mellem emnerne nå den temperatur, der er nødvendig for at danne en smeltekerne og svejse sammen.
Derudover påvirker temperatur og elektrodetryk modstanden. Efterhånden som temperaturen stiger, falder metallets flydespænding, hvilket øger kontaktarealet mellem emnerne og mellem emnet og elektroden, hvilket resulterer i nedsat modstand. Øget elektrodetryk gør emnets overflade glattere, hvilket forstørrer kontaktområdet og reducerer modstanden. Som følge heraf er der et fænomen, hvor modstanden ved svejsning af typiske materialer øges kort efter tænding, og når strømmen afbrydes og smeltekernen dannes, begynder modstanden at falde.
Svejsetid
Jo længere svejsetid, jo højere varme genereres. I denne formel kan strøm og tid supplere hinanden. Når du ønsker en stærk svejsning, kan du indstille en høj strøm i kort tid for at generere varme hurtigt og danne en smeltekerne for at fuldføre svejsningen. Alternativt kan du indstille en lav strøm i længere tid, men der er en grænse for denne tilgang. Hvis tiden er indstillet for lang, kan det føre til overdreven sprøjt og kan få elektroden til at sætte sig fast. Uanset om det er aktuelt eller tid, er der begrænsninger. Når du indstiller parametre, skal du overveje materialet og tykkelsen af emnet samt svejsemaskinens kraft.
Materialeegenskaber
Materialet i emnet påvirker i høj grad dets resistivitet, hvilket spiller en vigtig rolle i svejsevarmegenerering. Ved svejsning af rustfrit stål, som har høj resistivitet og dårlig varmeledningsevne, er det lettere at generere varme, men sværere at sprede den, så der er behov for mindre strømme. Når man svejser aluminiumslegeringer med lav resistivitet og god varmeledningsevne, er det sværere at generere varme, men lettere at sprede den, så der kræves større strømme. Metaller som sølv og kobber har høj varmeledningsevne og lav resistivitet, så selv med høje strømme genererer de ikke meget varme, men kan lede den væk. Derfor er disse metaller ikke egnede til modstandssvejsning, men kan bruges som elektrodematerialer.
Elektrodedesign og geometri
Elektrodens form og materiale påvirker også varmeudviklingen. Kontaktområdet mellem elektroden og emnet påvirker strømtætheden. Hyppig brug af elektroder kan føre til slid og deformation, hvilket øger kontaktarealet og reducerer svejsestyrken. Derfor er vi nødt til at reparere og udskifte elektrodespidserne omgående. Den termiske ledningsevne og modstand af elektroden påvirker varmeoverførslen. Derfor bør vi vælge materialer med god varmeledningsevne og lav modstand.
Forberedelse af overfladen
Elektrodernes form og materiale påvirker også varmeudviklingen. Kontaktområdet mellem elektroden og emnet påvirker strømtætheden. Når vores elektroder bruges hyppigt og slides, øger det kontaktarealet, hvilket fører til reduceret svejsestyrke. Derfor er vi nødt til at reparere og udskifte elektrodespidser omgående. Elektrodernes termiske ledningsevne og resistivitet påvirker varmeoverførslen. Derfor bør vi vælge materialer med god varmeledningsevne og lav resistivitet.
Typer af Resistillingssvejsning
På grund af forskellige produktspecifikationer og krav til svejsning, anvendes forskellige modstandssvejseprocesser til at udføre opgaven. Modstandssvejsning kan opdeles i punktsvejsning, projektionssvejsning, sømsvejsning og stumpsvejsning baseret på svejseprocessen.
Punktsvejsning
Punktsvejsninger en svejsemetode, hvor metal presses sammen af øvre og nedre elektroder og svejses ved at føre strøm igennem det. Det er en traditionel form for modstandssvejsning, enkel at betjene og kræver relativt lave kvalifikationsniveauer fra arbejderne. På grund af sin unikke svejseproces er punktsvejsning det primære valg til svejsning af metalkomponenter inden for rumfartsteknik og er meget udbredt til svejsning af bilkarosseri og andre komponenter. Det bruges typisk til svejsning af tynde plader af kulstoffattigt stål, aluminium, rustfrit stål, galvaniseret stål og andre tynde plader, typisk omkring 3 millimeter tykke.
Sømsvejsning
Sømsvejsninginvolverer typisk sammenføjning af kanterne af to metalkomponenter. De to metalemner placeres mellem to rulleelektroder. Mens en elektrode ruller og påfører tryk, sker der kontinuerlig eller intermitterende afladning. Varme, der genereres ved elektrodens rullepunkt, smelter emnerne og forbinder dem og danner en kontinuerlig svejsesøm. Denne metode er meget udbredt til svejsning af metaldele, der kræver forseglede samlinger. Da svejseområdet er relativt langt, for at forhindre fejljustering, anvender vi normalt punktsvejsning til positionering før sømsvejsning.
Projektionssvejsning
Projektionssvejsninger en variation af punktsvejsning, hvor dannelsen af svejsepunktet ligner punktsvejsning, men projektionssvejsning bruges typisk til emner med hævede punkter. Tilstedeværelsen af disse hævede punkter begrænser det område, hvorigennem strømmen passerer, hvilket øger strømtætheden i svejseområdet. Denne koncentrerede opvarmning letter forbindelsen af samlingen. Denne svejsemetode er kendt som projektionssvejsning. Projektionssvejsning kan danne en eller flere smeltekerner ved samlingen på én gang. Under svejsning er den strøm, der kræves til projektionssvejsning ved samme svejsepunkt, mindre end til punktsvejsning. Men før hver projektion knuses, skal strømmen smelte fremspringet; ellers kan der være en betydelig mængde sprøjt. Projektionssvejsning kan bruges til at svejse møtrikker, bolte eller plader med hævede punkter og bruges i vid udstrækning til fremstilling af elektroniske komponenter og bilkomponenter.
Butt svejsning
Stuksvejsninginvolverer at justere endefladerne på to metalemner, placere dem mellem elektroder, sikkert fastgøre de to emner og bruge høj strøm til at generere varme, smelte emnernes kontaktflade og sammenføje dem. Stumsvejsning er yderligere opdelt i lynstødsvejsning og modstandsstødsvejsning.
Flash-stumpsvejsning er en hurtig svejseproces, der bruger høj strøm til hurtigt at smelte emnerne og påføre tryk for at danne en fastfaseforbindelse. Det bruges almindeligvis til svejsning af store tværsnitsarealer af metalstænger, plader og rør, med maksimale arealer på 20.000 mm² og derover. Under udledningssvejseprocessen dannes der gnister ved kontaktpunktet, deraf navnet flash butt welding. Den kan svejse højkulstofstål, rustfrit stål, aluminiumslegeringer og kan også svejse uens metaller som kobber og aluminium.
Modstandsstødsvejsning bruger modstandsvarme til at bringe emnesamlingerne til en plastisk tilstand ved høje temperaturer, hvilket fuldender svejseprocessen med smedningskraft. Den er velegnet til svejsning af samlinger med tværsnitsarealer inden for 250 mm², ofte brugt til svejsning af metaltråde, stænger og strimler med små tværsnit.
Betydning i fremstilling
- Modstandssvejsning kræver ikke tilsætning af metal under svejseprocessen, hvilket resulterer i høj svejseeffektivitet og minimal forurening.
- På grund af dens konsistens og stabilitet er modstandssvejsning let at automatisere, og den integreres problemfrit med automatisering for yderligere at øge produktionseffektiviteten og spare arbejdskraft.
- Sammenlignet med andre svejsemetoder er modstandssvejsning omkostningseffektiv. For det første er udstyrsomkostningerne til modstandssvejsning relativt lave, og for det andet er der minimalt materialespild under modstandssvejseprocessen. Dette reducerer produktionsomkostningerne markant for producenter i fremstillingsindustrien.
- Modstandssvejsning er meget udbredt på tværs af forskellige industrier og er især uundværlig i sektorer som rumfart, bilfremstilling og mere.
- Modstandssvejsning er velegnet til svejsning af forskellige typer metaller i fremstillingsindustrien, herunder rustfrit stål, kulstofstål, aluminium, kobber og mere, hvilket gør den alsidig i sin anvendelse.
Ansøgninger
Modstandssvejsning er meget udbredt, hovedsageligt i industrier som bilkomponenter, rumfart, elektronik og tung industri. Efterhånden som efterspørgslen efter svejste metalkomponenter i forskellige industrier fortsætter med at vokse, er der blevet sat højere standarder for svejseteknologi, hvilket driver fremskridtene og udviklingen af modstandssvejsning.
Applikationer til bilindustrien
Inden for bilfremstilling, hvor sikkerhed og stabilitet er altafgørende, er modstandssvejsning en almindeligt anvendt svejsemetode. Det bruges ofte til at forbinde forskellige metalkomponenter i bilkarosserier, såsom tage, døre, metalplader og metalmøtrikker. Modstandssvejsning tilbyder høj effektivitet, stabil svejsekvalitet og er let automatiseret, hvilket gør det til en uundværlig proces i bilindustrien.
Aerospace Industry Applications
Modstandssvejsning bruges ofte til at forbinde metalkomponenter i fly og raketter, såsom sammenføjning af flyvinger og flykroppe, samt forskellige små metaldele. Disse komponenter skal have høj styrke og holdbarhed med strenge krav til kvaliteten af samlingerne, hvor modstandssvejsningen udmærker sig. Modstandssvejsning spiller en afgørende rolle i rumfartsindustrien, og fremskridt på dette område er også lettet af luftfartssektoren.
Elektronikindustriens applikationer
Modstandssvejsning er almindeligt anvendt til elektroniske komponenter og visse metaldele i elektroniske enheder. Den tilbyder høj svejsepræcision og er velegnet til at forbinde miniaturekomponenter som elektroniske chips og ledninger. I nutidens hurtigt udviklende æra af elektroniske enheder, accelererer modstandssvejsning samlingen af elektroniske komponenter, hvilket driver industriens fremskridt.
Anvendelser til tung industri
Modstandssvejsning bruges ofte til svejsning af store metalkomponenter i broer og bygninger, såsom brobundsflanger og stålarmering. Det bruges også til fremstilling af store maskiner til at forbinde metaldele. Med sin effektive og stabile svejseteknologi er modstandssvejsning blevet en af de vigtige bearbejdningsmetoder i sværindustrien. Det sikrer sikkerheden af tungt udstyr og strukturer.
Udstyr og komponenter
Svejsemaskiner
Modstandssvejsemaskinerer opdelt i fire hovedkategorier: punktsvejsemaskiner, projektionssvejsemaskiner, sømsvejsemaskiner og stumpsvejsemaskiner baseret på forskellige processer. Vælg det passende svejseudstyr i henhold til materialers og formers egenskaber.
Elektroder
Deelektrodeer en vigtig komponent for at sikre svejsekvaliteten. Hovedmaterialerne til svejseelektroder er: krom zirconium kobber, aluminiumoxid kobber, beryllium kobolt kobber, wolfram, molybdæn, grafit osv. Afhængigt af de forskellige emner, der svejses, er elektroder opdelt i flade elektroder, sfæriske elektroder, møtrikelektroder, bolte. elektroder osv. Elektrodefiksering involverer typisk tilspidset tilpasning, med konusforhold for det meste i 1:10 og 1:5.
Kølesystemer
Under drift kræver modstandssvejsemaskiner cirkulerende vand for at afkøle komponenter som elektroder og transformere. Derfor installerer vi et kølesystem til modstandssvejsemaskiner. Kølevandstemperaturen skal være under 30°C. Hvis temperaturen er for høj, kan det udløse en beskyttende nedlukning af svejsemaskinen. Det er bedst at bruge urenhedsfrit kølevand til cirkulation for at forhindre vandpletter og rørblokeringer.
Hvordan vælger man den rigtige svejseproces?
Valget af svejsemetode afhænger af mange faktorer.
Emnets tykkelse og form: Forskelligsvejsemetoderer velegnede til emner af varierende tykkelse og form. For eksempel er modstandssvejsning generelt kun egnet til svejsning af tynde metalplader, mens mærkeligt formede og tykke emner normalt svejses ved hjælp af buesvejsning.
Svejsekvalitetskrav: Den ønskede svejsekvalitet dikterer også valget af svejsemetode. For emner, der kræver høj tætnings- og fugestyrke, bør svejsemetoder, der opfylder disse krav, vælges.
Produktionseffektivitet og -omkostninger: Hvis der kræves høj årlig produktionsvolumen, er det nødvendigt at vælge en svejsemetode med høj effektivitet. Omkostningshensyn bør også tages i betragtning.
Miljøfaktorer: Nogle svejsemetoder genererer affaldsmaterialer og emissioner, der forårsager miljøforurening. Derfor bør miljøhensyn tages i betragtning ved valg af svejsemetode.
Ofte stillede spørgsmål:
Hvad er begrænsningerne ved modstandssvejsning?
Modstandssvejsning er ikke egnet til svejsning af store metalkomponenter.
Hvordan sikrer du sikkerheden ved modstandssvejsning?
Når du arbejder med modstandssvejsning, skal du bære sikkerhedshjelm og sikkerhedsbriller.
Hvordan kan jeg blive trænet i modstandssvejsning?
Du kan gennemgå uddannelse på enproducent af modstandssvejsning.
Hvad er de vigtigste kvalitetsproblemer ved modstandssvejsesamlinger?
Kold loddeforbindelse, utilstrækkelig styrke, svejsedeformation, oxidation.
Inspektionsmetoder for modstandssvejsesamlinger
Destruktiv testning, mikroskopisk undersøgelse, visuel inspektion, metallografisk testning, ultralydstestning.
Posttid: Apr-02-2024
