Si vous êtes nouveau dans le domaine du soudage par résistance ou si vous cherchez à mieux le comprendre, vous devez absolument lire attentivement cet article. Cet article vous plongera dans le monde du soudage par résistance. Que vous soyez débutant ou que vous cherchiez à approfondir vos connaissances, cet article vous fournira des informations précieuses.
Qu'est-ce que le soudage par résistance ?
Le soudage par résistance est une méthode d’assemblage de métaux rapide et économique. Cette technique de soudage convient aux joints à recouvrement, aux joints bout à bout ou aux joints ne nécessitant pas d'étanchéité à l'air, d'épaisseurs inférieures à 6 mm pour les structures en tôles fines. Bien sûr, elle peut également souder des pièces métalliques plus épaisses et plus grandes, mais ses performances globales peuvent ne pas être aussi bonnes que celles de certaines autres méthodes de soudage.
Définition et bases
Soudage par résistanceest une méthode où les pièces à assembler sont placées entre deux électrodes. En faisant passer le courant à travers les pièces et les points de contact, un chauffage par résistance se produit, générant de la chaleur à la jonction des pièces. Cet échauffement localisé fait fondre ou plier la zone, tandis que la pression des deux électrodes lie le métal ensemble.
Lorsque le courant circule dans un conducteur, il génère de la chaleur à cause de la résistance. Plus la résistance est élevée lorsque le courant est constant, plus la chaleur est produite. Au point de contact des métaux, la résistance est bien plus grande qu’à l’intérieur du métal lui-même. Par conséquent, lorsqu’un courant important traverse le contact entre le métal et l’électrode, le métal chauffe rapidement en raison de l’immense chaleur. À ce stade, le métal devient très ductile et, sous la pression appliquée, les deux pièces de métal se lient solidement.
Principe de fonctionnement du soudage par résistance
Le principe du soudage par points par résistance et la formation des joints sont illustrés à la figure 1-1. Le métal A et le métal B sont placés entre deux électrodes et une pression est appliquée sur les électrodes. Un courant puissant passe entre les deux électrodes par le transformateur de la soudeuse à résistance. Les surfaces de contact des pièces forment un point de contact physique, qui s'étend progressivement à mesure que le courant le réchauffe. La déformation plastique et la chaleur activent continuellement les atomes au point de contact, conduisant à la formation d'un noyau fondu. Le noyau fondu se développe sous la forme de cristaux colonnaires, poussant les composants de l’alliage à plus forte concentration les uns vers les autres. Lorsque les électrodes du soudeur s'éloignent de la surface métallique et que le métal refroidit, les pièces sont soudées ensemble, créant une liaison métallique solide. La surface du joint disparaît, laissant derrière elle la pépite de soudure.
1-1
Facteurs affectant le soudage par résistance
Soudage par résistanceest une méthode de soudage qui utilise le courant électrique pour générer de la chaleur afin d'assembler des composants métalliques. Comme mentionné précédemment, le principe du soudage par résistance découle principalement de la loi de chauffage de Joule, dans laquelle la génération de chaleur de soudage est principalement déterminée par des paramètres tels que le courant, la résistance et le temps de soudage. Il peut être exprimé par la formule suivante :
Q = I²Rt
Signification de chaque paramètre de soudage :
Q — Chaleur (J)
I — Courant de soudage (A)
R — Résistance (Ω)
t — Temps de soudage (s)
Courant de soudage
Le courant a un impact significatif sur la chaleur générée lors du soudage, comme le montre la formule. La valeur carrée du courant affecte la chaleur, ce qui signifie que plus le courant est élevé, plus la chaleur augmentera rapidement. Par conséquent, lors du réglage des paramètres de soudage avant le soudage, il est crucial de régler le courant approprié. Si le courant de soudage est trop faible, la soudure ne fondra pas et aucun noyau de fusion ne se formera. Si le courant est trop important, le noyau de fusion grossira rapidement, provoquant des éclaboussures excessives pendant le soudage et endommageant les électrodes.
Le courant de soudage est principalement divisé en courant alternatif (AC) et courant continu (DC), comme le montre le schéma ci-dessous. Lemachines à souder par pointsque nous utilisons sont également divisés en machines de soudage par points à courant continu et machines de soudage par points à courant alternatif. Les machines de soudage par points à courant continu utilisent une alimentation triphasée, assurant une distribution équilibrée de la puissance et peuvent atteindre des fréquences de soudage supérieures à 1 000 Hz, ce qui entraîne une précision de soudage élevée. Ils présentent également l’avantage d’une faible demande d’énergie du réseau électrique, ce qui rend ces soudeurs économes en énergie de plus en plus populaires parmi les fabricants de l’industrie manufacturière. Les machines de soudage par points à courant alternatif ont une sortie monophasée de 50 Hz, une capacité de charge continue élevée et des exigences élevées pour le réseau électrique. De plus, ils ont une faible puissance de soudage, ce qui nécessite des temps de soudage plus longs.
Résistance des contacts
D'après la formule, il est facile de voir que la résistance est directement proportionnelle à la chaleur générée. Plus la résistance est élevée, plus la chaleur produite lors du soudage est importante. La résistance est répartie dans diverses parties de l'électrode et de la pièce. Lors du soudage, la résistance la plus élevée se produit au point de contact de la pièce, ce qui entraîne la génération de chaleur la plus élevée. Vient ensuite la résistance au point de contact entre la pièce et l’électrode. Cependant, comme l'électrode est refroidie par eau et refroidit rapidement, la température diminue rapidement. D'autre part, la résistance de contact entre les pièces, bien qu'elle disparaisse, présente une mauvaise dissipation thermique, conduisant à des températures élevées. Par conséquent, seule une petite zone entre les pièces peut atteindre la température nécessaire pour former un noyau de fusion et se souder ensemble.
De plus, la température et la pression de l’électrode affectent la résistance. À mesure que la température augmente, la limite d'élasticité du métal diminue, augmentant la zone de contact entre les pièces et entre la pièce et l'électrode, ce qui entraîne une diminution de la résistance. L'augmentation de la pression de l'électrode rend la surface de la pièce plus lisse, élargissant la zone de contact et réduisant la résistance. En conséquence, il se produit un phénomène où, lors du soudage de matériaux typiques, la résistance augmente peu de temps après la mise sous tension, et lorsque l'alimentation est coupée et que le noyau de fusion se forme, la résistance commence à diminuer.
Temps de soudage
Plus le temps de soudage est long, plus la chaleur générée est élevée. Dans cette formule, le courant et l’heure peuvent se compléter. Lorsque vous souhaitez une soudure solide, vous pouvez régler un courant élevé pendant une courte période pour générer rapidement de la chaleur et former un noyau de fusion pour terminer le soudage. Alternativement, vous pouvez définir un courant faible pendant une période plus longue, mais il y a une limite à cette approche. Si le temps est réglé trop longtemps, cela peut entraîner des éclaboussures excessives et faire coller l'électrode. Qu'il s'agisse de l'actualité ou de l'heure, il existe des limites. Lors du réglage des paramètres, vous devez prendre en compte le matériau et l'épaisseur de la pièce, ainsi que la puissance de la machine à souder.
Propriétés des matériaux
Le matériau de la pièce affecte largement sa résistivité, qui joue un rôle important dans la génération de chaleur de soudage. Lors du soudage de l'acier inoxydable, qui présente une résistivité élevée et une mauvaise conductivité thermique, il est plus facile de générer de la chaleur mais plus difficile de la dissiper, des courants plus faibles sont donc nécessaires. Lors du soudage d'alliages d'aluminium à faible résistivité et à bonne conductivité thermique, il est plus difficile de générer de la chaleur mais plus facile de la dissiper, des courants plus importants sont donc nécessaires. Les métaux comme l'argent et le cuivre ont une conductivité thermique élevée et une faible résistivité, de sorte que même avec des courants élevés, ils ne génèrent pas beaucoup de chaleur mais peuvent l'évacuer. Par conséquent, ces métaux ne conviennent pas au soudage par résistance mais peuvent être utilisés comme matériaux d’électrode.
Conception et géométrie des électrodes
La forme et le matériau de l'électrode affectent également la génération de chaleur. La zone de contact entre l'électrode et la pièce affecte la densité de courant. L'utilisation fréquente d'électrodes peut entraîner une usure et une déformation, augmentant ainsi la surface de contact et réduisant la résistance du soudage. Par conséquent, nous devons réparer et remplacer rapidement les pointes des électrodes. La conductivité thermique et la résistance de l'électrode affectent le transfert de chaleur. Par conséquent, nous devons choisir des matériaux ayant une bonne conductivité thermique et une faible résistance.
Préparation des surfaces
La forme et le matériau des électrodes affectent également la génération de chaleur. La zone de contact entre l'électrode et la pièce affecte la densité de courant. Lorsque nos électrodes sont utilisées fréquemment et s’usent, la zone de contact augmente, ce qui entraîne une réduction de la résistance du soudage. Par conséquent, nous devons réparer et remplacer rapidement les pointes des électrodes. La conductivité thermique et la résistivité des électrodes affectent le transfert de chaleur. Par conséquent, nous devons choisir des matériaux ayant une bonne conductivité thermique et une faible résistivité.
Types de résolutioniposition Soudage
En raison des différentes spécifications des produits et des exigences en matière de soudage, différents procédés de soudage par résistance sont utilisés pour réaliser la tâche. Le soudage par résistance peut être divisé en soudage par points, soudage par projection, soudage continu et soudage bout à bout en fonction du processus de soudage.
Soudage par points
Soudage par pointsest une méthode de soudage dans laquelle le métal est pressé ensemble par des électrodes supérieure et inférieure et soudé en y faisant passer un courant. Il s'agit d'une forme traditionnelle de soudage par résistance, simple à utiliser et qui nécessite des niveaux de compétence relativement faibles de la part des travailleurs. En raison de son procédé de soudage unique, le soudage par points est le principal choix pour le soudage de composants métalliques dans l'ingénierie aérospatiale et est largement utilisé dans le soudage de carrosseries automobiles et d'autres composants. Il est généralement utilisé pour souder des tôles minces d'acier à faible teneur en carbone, d'aluminium, d'acier inoxydable, d'acier galvanisé et d'autres plaques minces, généralement d'environ 3 millimètres d'épaisseur.
Soudage continu
Soudure continueimplique généralement de joindre les bords de deux composants métalliques. Les deux pièces métalliques sont placées entre deux électrodes à rouleaux. Pendant qu'une électrode roule et applique une pression, une décharge continue ou intermittente se produit. La chaleur générée au point de roulement de l'électrode fait fondre les pièces et les relie ensemble, formant un cordon de soudure continu. Cette méthode est largement utilisée pour le soudage de pièces métalliques nécessitant des joints étanches. Étant donné que la zone de soudage est relativement longue, pour éviter tout désalignement, nous utilisons généralement le soudage par points pour le positionnement avant le soudage en continu.
Soudage par projection
Soudage par projectionest une variante du soudage par points, dans laquelle la formation du point de soudure est similaire au soudage par points, mais le soudage par projection est généralement utilisé pour les pièces à points surélevés. La présence de ces points surélevés limite la zone traversée par le courant, augmentant ainsi la densité de courant dans la zone de soudage. Cet échauffement concentré facilite la connexion du joint. Cette méthode de soudage est connue sous le nom de soudage par projection. Le soudage par projection peut former simultanément un ou plusieurs noyaux de fusion au niveau du joint. Lors du soudage, le courant nécessaire au soudage par projection au même point de soudure est inférieur à celui du soudage par points. Cependant, avant que chaque projection ne soit écrasée, le courant doit faire fondre la projection ; sinon, il pourrait y avoir une quantité importante d'éclaboussures. Le soudage par projection peut être utilisé pour souder des écrous, des boulons ou des plaques avec des pointes surélevées et est largement utilisé dans la fabrication de composants électroniques et automobiles.
Soudage bout à bout
Soudage bout à boutconsiste à aligner les faces d'extrémité de deux pièces métalliques, à les placer entre des électrodes, à fixer solidement les deux pièces et à utiliser un courant élevé pour générer de la chaleur, en faisant fondre la surface de contact des pièces et en les assemblant. Le soudage bout à bout est divisé en soudage bout à bout par éclair et en soudage bout à bout par résistance.
Le soudage bout à bout flash est un processus de soudage rapide qui utilise un courant élevé pour faire fondre rapidement les pièces, en appliquant une pression pour former une connexion en phase solide. Il est couramment utilisé pour souder de grandes sections transversales de tiges, feuilles et tuyaux métalliques, avec des surfaces maximales atteignant 20 000 mm² et plus. Pendant le processus de soudage par décharge, des étincelles sont produites au point de contact, d'où le nom de soudage bout à bout par étincelage. Il peut souder de l'acier à haute teneur en carbone, de l'acier inoxydable, des alliages d'aluminium, ainsi que des métaux différents tels que le cuivre et l'aluminium.
Le soudage bout à bout par résistance utilise la chaleur par résistance pour amener les joints de la pièce à un état plastique à des températures élevées, complétant ainsi le processus de soudage avec une force de forgeage. Il convient au soudage de joints avec des sections transversales inférieures à 250 mm², souvent utilisé pour souder des fils, des tiges et des bandes métalliques de petite section.
Importance dans la fabrication
- Le soudage par résistance ne nécessite pas l’ajout de métal pendant le processus de soudage, ce qui se traduit par une efficacité de soudage élevée et une pollution minimale.
- En raison de sa cohérence et de sa stabilité, le soudage par résistance est facile à automatiser et s'intègre parfaitement à l'automatisation pour améliorer encore l'efficacité de la production et économiser de la main d'œuvre.
- Comparé à d’autres méthodes de soudage, le soudage par résistance est rentable. Premièrement, le coût de l’équipement pour le soudage par résistance est relativement faible et, deuxièmement, les déchets de matériaux sont minimes pendant le processus de soudage par résistance. Cela réduit considérablement les coûts de production pour les fabricants de l’industrie manufacturière.
- Le soudage par résistance est largement utilisé dans diverses industries et est particulièrement indispensable dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la construction automobile, etc.
- Le soudage par résistance convient au soudage de divers types de métaux dans l'industrie manufacturière, notamment l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'aluminium, le cuivre, etc., ce qui le rend polyvalent dans ses applications.
Applications
Le soudage par résistance est largement utilisé, principalement dans des industries telles que les composants automobiles, l’aérospatiale, l’électronique et l’industrie lourde. Alors que la demande de composants métalliques soudés dans diverses industries continue de croître, des normes plus strictes en matière de technologie de soudage ont été fixées, favorisant ainsi le progrès et le développement du soudage par résistance.
Applications de l'industrie automobile
Dans la construction automobile, où la sécurité et la stabilité sont primordiales, le soudage par résistance est une méthode de soudage couramment utilisée. Il est fréquemment utilisé pour assembler divers composants métalliques dans les carrosseries de voitures, tels que les toits, les portes, les tôles et les écrous métalliques. Le soudage par résistance offre un rendement élevé, une qualité de soudage stable et est facilement automatisé, ce qui en fait un processus indispensable dans l'industrie automobile.
Applications de l'industrie aérospatiale
Le soudage par résistance est fréquemment utilisé pour relier des composants métalliques dans les avions et les fusées, tels que l'assemblage des ailes et des fuselages d'avions, ainsi que diverses petites pièces métalliques. Ces composants doivent posséder une résistance et une durabilité élevées, avec des exigences strictes en matière de qualité des joints, là où le soudage par résistance excelle. Le soudage par résistance joue un rôle crucial dans l’industrie aérospatiale, et les progrès dans ce domaine sont également facilités par le secteur aérospatial.
Applications de l'industrie électronique
Le soudage par résistance est couramment utilisé pour les composants électroniques et certaines pièces métalliques des appareils électroniques. Il offre une grande précision de soudage et convient à la connexion de composants miniatures tels que des puces et des fils électroniques. Dans l’ère actuelle des appareils électroniques en évolution rapide, le soudage par résistance accélère l’assemblage des composants électroniques, favorisant ainsi le progrès de l’industrie.
Applications pour l'industrie lourde
Le soudage par résistance est souvent utilisé pour souder de gros composants métalliques dans les ponts et les bâtiments, tels que les semelles inférieures des ponts et les renforts en acier. Il est également utilisé dans la fabrication de grosses machines pour relier des pièces métalliques. Grâce à sa technologie de soudage efficace et stable, le soudage par résistance est devenu l’une des méthodes de traitement importantes dans l’industrie lourde. Il assure la sécurité des équipements et des structures lourdes.
Équipements et composants
Machines à souder
Machines à souder par résistancesont divisés en quatre catégories principales : les machines à souder par points, les machines à souder par projection, les machines à souder par couture et les machines à souder bout à bout, basées sur différents procédés. Choisissez le matériel de soudage approprié en fonction des caractéristiques des matériaux et des formes.
Électrodes
Leélectrodeest un élément important pour garantir la qualité du soudage. Les principaux matériaux pour les électrodes de soudage sont : le cuivre chrome zirconium, l'oxyde de cuivre cuivre, le cuivre béryllium cobalt, le tungstène, le molybdène, le graphite, etc. Selon les différentes pièces à souder, les électrodes sont divisées en électrodes plates, électrodes sphériques, électrodes à écrou, boulons. électrodes, etc. En règle générale, la fixation des électrodes implique un ajustement conique, avec des rapports de conicité principalement de 1:10 et 1:5.
Systèmes de refroidissement
Pendant le fonctionnement, les machines de soudage par résistance nécessitent une circulation d'eau pour refroidir les composants tels que les électrodes et les transformateurs. C'est pourquoi nous installons un système de refroidissement pour les machines à souder par résistance. La température de l'eau de refroidissement doit être inférieure à 30°C. Si la température est trop élevée, cela peut déclencher un arrêt de protection du poste à souder. Il est préférable d'utiliser de l'eau de refroidissement sans impuretés pour la circulation afin d'éviter les taches d'eau et les blocages de tuyaux.
Comment choisir le bon procédé de soudage ?
Le choix de la méthode de soudage dépend de nombreux facteurs.
Épaisseur et forme de la pièce : différentesméthodes de soudageconviennent aux pièces de différentes épaisseurs et formes. Par exemple, le soudage par résistance ne convient généralement qu'au soudage de tôles fines, tandis que les pièces de forme irrégulière et épaisses sont généralement soudées à l'arc.
Exigences de qualité de soudage : La qualité de soudage souhaitée dicte également le choix de la méthode de soudage. Pour les pièces nécessitant une étanchéité et une résistance des joints élevées, des méthodes de soudage répondant à ces exigences doivent être sélectionnées.
Efficacité et coût de production : Si un volume de production annuel élevé est requis, il est nécessaire de sélectionner une méthode de soudage à haute efficacité. Les considérations de coût doivent également être prises en compte.
Facteurs environnementaux : Certaines méthodes de soudage génèrent des déchets et des émissions, provoquant une pollution de l'environnement. Par conséquent, les considérations environnementales doivent être prises en compte lors du choix d’une méthode de soudage.
FAQ :
Quelles sont les limites du soudage par résistance ?
Le soudage par résistance ne convient pas au soudage de gros composants métalliques.
Comment assurer la sécurité lors du soudage par résistance ?
Lors du soudage par résistance, portez un casque de sécurité et des lunettes de sécurité.
Comment puis-je me former au soudage par résistance ?
Vous pouvez suivre une formation dans unfabricant de soudage par résistance.
Quels sont les principaux problèmes de qualité des joints de soudage par résistance ?
Joint de soudure à froid, résistance insuffisante, déformation par soudage, oxydation.
Méthodes d’inspection des joints de soudage par résistance
Contrôles destructifs, examen microscopique, inspection visuelle, contrôles métallographiques, contrôles par ultrasons.
Heure de publication : 02 avril 2024
